Dokument 1 - SciDok - Universität des Saarlandes

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Dokument 1 - SciDok - Universität des Saarlandes
Aus der Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde,
Universitätsklinikum des Saarlandes, Homburg/ Saar
Direktor: Univ.- Prof. Dr. med. Bernhard Schick
Funktionelle Magnetresonanztomographische Untersuchung von
Gehirnarealen, welche an der Belastung unter einem Tinnitus
beteiligt sind
Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Medizin
der Medizinischen Fakultät
der UNIVERSITÄT DES SAARLANDES
2014
vorgelegt von
Christine Lorbach
geb. am 12.06.1984 in Frankfurt/ Main
1
Inhaltsverzeichnis
1
Zusammenfassung .............................................................................................. 5
1.1. fMRI study of brain centers involved in tinnitus-induced strain: ..................... 8
2
Einleitung............................................................................................................. 9
2.1. Tinnitus-Fragebogen: .................................................................................. 11
2.2. Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen (TBF-12) ...................................... 12
2.3. Beck- Depressions- Inventar (BDI): ............................................................. 13
2.4. Symptomencheckliste (SCL-90): ................................................................. 14
2.5. Das zentrale auditive System: ..................................................................... 15
2.5.1. Die primäre Hörrinde: .............................................................................. 17
2.5.2. Die sekundäre Hörrinde: .......................................................................... 18
2.5.3. Die Formatio reticularis: ........................................................................... 18
2.5.4. Das limbische System: ............................................................................ 19
2.5.5. Hippocampus:.......................................................................................... 20
2.5.6. Gyrus cinguli: ........................................................................................... 20
2.5.7. Corpus amygdaloideum: .......................................................................... 20
2.6. Tinnitus im Tiermodell: ................................................................................ 22
2.7. Grundlagen der auditiven Sinnesphysiologie: ............................................. 23
2.8. Wissenschaftliche Modelle zur Entstehung von Tinnitus: ............................ 25
2.8.1. Zentrale Tinnitus-Entstehung: ............................................................... 25
2.8.2. Neuronale Mechanismen von Tinnitus (Wallhäuser-Franke): ............... 25
2.8.3. Tinnitusmodell nach Rauschecker: ....................................................... 27
2.8.4.
Tinnitusmodell nach Weisz: .................................................................. 29
2.8.5. Das Neurophysiologische Modell (Jastreboff): ...................................... 31
2.8.6.
Diskordante Fehlfunktionstheorie nach Jastreboff: ............................... 34
2.8.7.
Tinnitus in bildgebenden Verfahren: ..................................................... 36
2.9.
3
Fragestellung: .......................................................................................... 39
Probanden und Methode ................................................................................... 44
3.1. Einschlusskriterien: ........................................................................................ 44
3.2. Ausschlusskriterien: ....................................................................................... 44
3.3. Tinnitus-Rekonstruktion: ................................................................................ 45
3.4. Versuchsbeschreibung:.................................................................................. 47
3.4.1.
Probanden: ........................................................................................... 48
3.4.2.
Psychometrische Untersuchungen: ...................................................... 49
3.4.3.
Audiologische Untersuchungen: ........................................................... 49
3.5. fMRT- Messungen:......................................................................................... 50
3.5.1.
fMRT-Aufnahmen: ................................................................................ 51
2
3.5.2.
Aufnahmevorgang: ............................................................................... 52
3.5.3.
Paradigma: ........................................................................................... 52
3.5.4.
Akustische Reizung .............................................................................. 54
3.6. Statistische Analysen: .................................................................................... 55
3.6.1.
Datenauswertung: ................................................................................ 55
3.6.2.
Analyse der beiden Gruppen (Tinnitus- und Kontrollgruppe): ............... 57
3.6.3 Analyse der Tinnitusgruppe .................................................................... 58
4
Ergebnisse:......................................................................................................... 59
4.1. Probanden ..................................................................................................... 59
4.2. Tinnitusgruppe: .............................................................................................. 59
4.2.1.
Psychoakustische Parameter der Tinnitusgruppe ................................ 59
4.2.2.
Rekonstruierter Tinnituston der Tinnitusbetroffenen Probanden: ......... 61
4.2.3.
Vergleichston der Tinnitusbetroffenen Gruppe: .................................... 62
4.2.4.
Psychometrische Untersuchungen der Tinnitusgruppe ........................ 63
4.3. Kontrollgruppe: ............................................................................................... 64
4.3.1.
Psychoakustische Parameter der Kontrollgruppe ................................. 64
4.3.2.
Standardtinnitus der Kontrollgruppe: .................................................... 66
4.3.3.
Vergleichston der Kontrollgruppe: ........................................................ 66
4.3.4.
Psychometrische Untersuchungen der Kontrollgruppe......................... 66
4.4. Vergleich der Tinnitusgruppe und der Kontrollgruppe: ................................ 67
4.4.1. Allgemeine Patientencharakteristika ..................................................... 67
4.4.2. Psychoakustische Messungen .............................................................. 67
4.4.3. Psychometrische Untersuchungen ....................................................... 69
4.5. Kernspintomographische Messungen ......................................................... 70
4.5.1 Kontrastberechnung zwischen dem dargebotenen rekonstruierten
Tinnituston und Stille (im MRT), berechnet für alle eingeschlossenen Probanden
(n=51) ................................................................................................................ 70
4.5.2. Kontrastberechnung zwischen dem Vergleichston und Stille, berechnet
für alle eingeschlossenen Probanden (n=51) .................................................... 71
4.5.3. Kontrastberechnung zwischen rekonstruierten Tinnituston und
Vergleichston, berechnet für alle eingeschlossenen Probanden (n=51)............ 72
4.5.4. Kontrastberechnung zwischen dem rekonstruierten Tinnituston und dem
Vergleichston korreliert mit der Tinnitusbelastung, berechnet für die
Tinnitusgruppe (n=31) ....................................................................................... 73
4.5.5. Korrelation der Aktivitäten mit dem mittlerem Hörverlust, der Lautstärke
des Tinnitustons oder der Unbehaglichkeitsschwelle ........................................ 78
4.5.6. Kontrastberechnung aller Probanden zwischen Vogelgezwitscher und
Stille ), berechnet für alle eingeschlossenen Probanden (n=51) ....................... 81
4
Diskussion ......................................................................................................... 82
5
Anhang .............................................................................................................. 90
3
5.1. Abbildungsverzeichnis: .................................................................................. 90
5.2. Tabellenverzeichnis: ...................................................................................... 92
5.3. Literaturverzeichnis: ....................................................................................... 93
Publikation ................................................................................................................ 98
Danksagung ............................................................................................................. 99
Lebenslauf .............................................................................................................. 100
4
1
Zusammenfassung
Das Ziel unserer Studie ist die Darstellung von Gehirnarealen, welche an der
Belastung unter einem Tinnituston beteiligt sind. Durch die von uns vorgeschlagene
Vorgehensweise ist es möglich, zwischen Gehirnregionen zu unterscheiden, welche
für die Perzeption eines Ohrgeräusches und welche für die Belastung unter dem
Tinnitus verantwortlich sind.
Die Probanden werden aus der Öffentlichkeit mittels Zeitungsanzeigen und
Radiosendungen rekrutiert und verschiedenen Eignungstests zur Teilnahme an der
Studie
unterzogen.
Nach
Ausschluss
von
schwereren
Kontraindikationen gegen die Untersuchung mittels
Erkrankungen
oder
Magnetresonanztomographie,
müssen gewisse audiologische Kriterien erfüllt werden. Des Weiteren werden
psychometrische Testungen durchgeführt, um psychiatrische Grunderkrankungen
ausschließen
zu
können.
Die
Belastung
unter
dem
Ohrgeräusch
in
der
Tinnitusgruppe wird mittels Fragebögen ermittelt.
Es handelt sich um initial 61 Probanden (30 weibliche und 31 männliche Probanden).
35 dieser Probanden sind Tinnitusbetroffene (davon 9 weibliche und 26 männliche
Probanden) und 26 Probanden dienen als Kontrollgruppe ohne Tinnitus (davon sind
13 weiblich und 13 männlich). Die Auswahl der Kontrollprobanden erfolgt ähnlich zu
der Tinnitusgruppe hinsichtlich des Alters, des mittleren Hörverlusts sowie der
Unbehaglichkeitsschwelle. Es liegen keine signifikanten Unterschiede zwischen der
Tinnitusbetroffenen- und der Kontrollgruppe vor.
In der Tinnitusgruppe wird jeweils der individuelle Tinnituston rekonstruiert. Das
Tinnitusspektrum für die Tinnitusrekonstruktion basiert auf der Arbeit von Norena et
al. (Norena et al. 2002). Es werden nur rekonstruierte Töne zugelassen, welche
mindestens eine Ähnlichkeit von 8/10 auf der visuellen Analogskala aufweisen. In der
Kontrollgruppe wird ein Standardtinnituston, welcher von einem hochbelasteten
Tinnituspatienten stammt, verwendet. Dieser hochbelastete Tinnituspatient wird nicht
in die Studie eingeschlossen. Die Vergleichstöne liegen jeweils 1,5 Oktaven tiefer als
der rekonstruierte Tinnituston bzw. Standardtinnituston.
Durch das Präsentieren verschiedener Töne kann die kortikale Verarbeitung dieser
akustischen Signale miteinander verglichen werden. Um die Verarbeitung eines
Tinnitustons zu untersuchen, machten wir uns das Prinzip der Reizgeneralisierung zu
nutze. Dieses Prinzip ist aus der Pawlow´schen Konditionierung bekannt. Die
Reizgeneralisierung beschreibt, dass ein dem ursprünglichen Reiz ähnlicher Stimulus
5
zu derselben Reaktion führt (Dunsmoor et al. 2009). Auch ein rekonstruierter
Tinnituston löst daher eine emotionale Reaktion aus, sodass die Gehirnareale,
welche an der negativen Reaktion auf einen Tinnituston beteiligt sind, dargestellt
werden können.
Für die Untersuchung wird ein 1,5 Tesla-Scanner MRT (Siemens Sonata, Siemens
Erlangen, Germany) verwendet. Den Probanden werden vier verschiedene Reize
(rekonstruierter Tinnituston bzw. Standardtinnituston, Vergleichston, Stille und
Vogelgezwitscher) in einem Blockdesign vorgespielt. Eine Bewegungskorrektur, eine
zeitliche Korrektur und eine Normalisierung auf das MNI-Hirn (Montreal Neurological
Institute) der MRT-Daten erfolgen. Im weiteren Verlauf wird eine Glättung
durchgeführt. Anschließend nehmen wir eine Konvertierung der MNI- Koordinaten zu
den Talairach-Koordinaten vor, sodass eine anatomische Zuordnung der Aktivitäten
erfolgen kann.
In dem Kontrast rekonstruierter Tinnituston gegen MRT-Stille ergeben sich
signifikante Aktivitäten in den Brodmann Arealen 22 und 42 (primärer und sekundärer
auditorischer Kortex), im Brodmann Areal 47 (ventrolateraler praefrontaler Kortex), im
Brodmann Areal 23 (Gyrus cinguli pars posterior) sowie im Brodmann Areal 6
(Praemotorischer Kortex). In dem Kontrast Vergleichston gegen MRT-Stille dagegen
finden sich lediglich signifikante Aktivitäten im Gyrus temporalis superior (Brodmann
Areal 22) und im Colliculus inferior (Hirnstamm), welche beide Teil der Hörbahn und
somit an der Perzeption eines akustischen Reizes beteiligt sind. Des Weiteren finden
sich deutlich geringere Aktivitäten im Gyrus cinguli. Wir schlussfolgern daher, dass
ein externer, dem subjektiv empfundenen Tinnitus ähnlicher Ton, welcher bereits
eine Aversion bei den Patienten hervorgerufen hat, zusätzlich Gehirnareale anregt,
welche an der Belastung unter dem Tinnitus beteiligt sind. Dies deckt sich mit den
Ergebnissen von Mirz et al. (Mirz et al. 2000), welche ähnliche Aktivitäten in
Hirnarealen bei der Darbietung von aversiven Tönen nachwiesen.
Besonders die Kontrastberechnung zwischen den Aktivitäten des rekonstruierten
Tinnitustons und des um 1,5 Oktaven in tiefere Frequenzen verschobenen
Vergleichstons korreliert signifikant mit der Belastung unter dem Tinnitus (ermittelt
durch den Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen und den Tinnitus-Fragebogen).
Mittels funktionellen MRT finden sich dabei Aktivitäten im Gyrus cinguli, im Putamen
anterior und im Gyrus praecentralis. Dagegen finden sich keine signifikanten
Korrelationen mit der Lautstärke des Tinnitus, dem mittleren Hörverlust und der
6
Unbehaglichkeitsschwelle. Es finden sich signifikante Aktivitäten im Gyrus cinguli
pars anterior, pars posterior und pars medialis frontalis. Diese Areale sind Teile des
limbischen
Systems.
Es
ist
bekannt,
dass
diese
Gehirnareale
an
der
Schmerzverarbeitung und Tinnitusbelastung beteiligt sind (Vanneste et al. 2010;
Yang and Symonds 2012).
Des Weiteren finden sich Aktivitäten im Putamen anterior, welches bei der
Pawlow´schen Konditionierung eine Rolle spielt (Prevost et al. 2012). Im
Jastreboff´schen Modell wird die Tinnitusbelastung als ein konditionierter Reflex
angesehen (Jastreboff 1990). Zuletzt finden sich Aktivitäten im Gyrus praecentralis,
welcher der Bewegungsinitiierung entspricht. Dabei könnte es sich um eine mögliche
Reaktion, wie der Fluchtreaktion, auf den aversiven Reiz handeln (Koganemaru et al.
2012). Es kann vermutet werden, dass diese Areale an der emotionalen und
kognitiven Verarbeitung eines Tinnitus ähnlichen Signals beteiligt sind. Dagegen
wäre die Tinnituswahrnehmung in dem primären und sekundären auditorischen
Kortex zu vermuten. Es könnten somit zwei Systeme beteiligt sein. Ein System zur
Tinnitusperzeption (Brodmann Areale 22 und 42) im primären und sekundären
auditorischen Kortex und ein System zur emotionalen und kognitiven Verarbeitung
des Tinnitussignals im ventrolateralen praefrontalen Kortex und im Gyrus cinguli pars
anterior, pars posterior und pars medialis frontalis sowie im Putamen anterior. Dies
könnte erklären, warum nur wenige der Menschen, die einen Tinnitus wahrnehmen,
auch
tatsächlich
darunter
Tinnitusperzeption und
leiden.
Die
Annahme,
dass
die
Systeme
der
der emotionalen Verarbeitung miteinander interagieren,
macht bei der Therapie des Tinnitus die Behandlung beider Systeme notwendig. Dies
ist bei der Tinnitus Retraining Therapie der Fall.
7
1.1.
fMRI study of brain centers involved in tinnitus-induced strain:
The objective of our study was to identify brain areas involved in tinnitus-induced
distress. We propose an approach to differentiate brain areas for perception of a
tinnitus sound and brain areas involved in tinnitus-induced distress.
We analyzed 61 subjects using fMRI. 35 subjects (9 female, 26 male) suffered from
tinnitus, 26 subjects (13 female, 13 male) served as a control group without tinnitus.
Tinnitus sufferers were stimulated with exact reconstructed tinnitus sounds, subjects
from control group were stimulated with a tinnitus sound of a highly distressed
tinnitus patient, who was not included into our study. Contrasts were calculated for
reconstructed tinnitus sound versus silence and sound shifted down by 1.5 octaves
versus silence. Furthermore contrast of reconstructed tinnitus sound versus sound
which is 1.5 octaves lower than tinnitus sound was correlated with tinnitus severity
(determined with questionnaires) and with psychoacoustic parameters.
Activities were found for reconstructed tinnitus sound versus silence in primary and
secondary auditory cortex (BA 22, 42), in ventrolateral prefrontal cortex (BA 47),
cingulate gyrus pars posterior (BA 23) and in premotor cortex (BA 6). These brain
areas might be involved in perception of a tinnitus and tinnitus-induced distress. Due
to stimulus generalization a reconstructed tinnitus sound should evoke similar
activities like subjective perceived tinnitus. The contrast calculated for sound which
is 1.5 octaves lower than the tinnitus sound versus silence showed merely activities
in superior temporal gyrus (BA 22) and in inferior Colliculus. Both brain areas are part
of the auditory system. These brain areas are involved in perception of a sound.
Calculating the contrast between reconstructed tinnitus sound versus sound shifted
down activities in anterior cingulate gyrus, in anterior putamen and in precentral
gyrus were detected. These areas showed significant correlation with tinnitusinduced distress. There were no significant activities for correlation with
psychoacoustic parameters as loudness, hearing threshold and loudness discomfort
level.
Our results suggest two different systems. One for perception of a tinnitus sound
(primary and secondary auditory cortex) and the other one for tinnitus-induced
distress (anterior cingulate gyrus, anterior putamen and precentral gyrus). This might
be an explanation for not everyone perceiving a tinnitus sound develops tinnitusinduced distress. Both systems interact, for therapy it is necessary to treat both
systems like in tinnitus retraining therapy.
8
2 Einleitung
Unter Tinnitus aurium, kurz Tinnitus, versteht man eine Hörempfindung, welche nicht
von einer Geräuschquelle außerhalb des Körpers herrührt. Vielmehr entsteht Tinnitus
innerhalb des Hörsystems, wird aber von den Betroffenen als reales Geräusch
wahrgenommen. Diese Ohrgeräusche werden häufig als störend und als den Alltag
einschränkend empfunden.
Tinnitus ist ein Symptom, welches seit tausenden von Jahren schriftlich erwähnt wird.
Der Begriff leitet sich ab von dem lateinischen Wort „tinnire“ ab, welches „klingeln“,
„laut singen“ bedeutet.
Es sind sehr vielgestaltige Töne oder Geräusche (z.B. pfeifende, klingelnde,
rauschende, brummende, sägende) beschrieben worden. Diese Geräusche können
kontinuierlich, unterbrochen, abschwellend und in ihrer Frequenz modulierend
vorkommen.
Die Tinnituswahrnehmung ist weit verbreitet. Aus Studien weiß man, dass 35 bis
40% der Erwachsenen in Industrienationen mindestens einmal in ihrem Leben
Ohrgeräusche wahrnehmen (Heller 2003). Diese werden jedoch nicht als belastend
empfunden, da sie in der Regel passager sind. Angaben zur Prävalenz von Tinnitus
schwanken in der Literatur zwischen 10 und 15 %. Allerdings sind nur 0,5% der an
Tinnitus leidenden Personen stark belastet (Coles 1984). Diese Patienten sind nicht
mehr fähig, ihren Alltag zu bewältigen.
In Deutschland führten Pilgramm et al. (Pilgramm 1999) eine repräsentative
epidemiologische Studie durch. In dieser wurde gezeigt, dass in Deutschland etwa 3
Millionen Erwachsene
an chronischem Tinnitus leiden. Das sind 4% der
Gesamtbevölkerung. Etwa 10-20% der Tinnitusbetroffenen, das entspricht ca. 300
000 Patienten, leiden erheblich unter den Ohrgeräusche.
Grundsätzlich wird ein subjektiver, das heißt nur von dem Patienten wahrnehmbarer,
von einem objektiven Tinnitus unterschieden.
Ein
Tinnitus
wird
als
objektiv
bezeichnet,
wenn
echte
physikalische
Schallschwingungen vorhanden sind, welche von einem Beobachter mit technischen
Hilfsmitteln registriert werden können. Dieser objektivierbare Tinnitus ist ein von
einem Untersucher registrierbares Geräusch, welches z.B. durch rhythmisches
Anspannen der Gaumenmuskulatur entstehen kann. Auch anatomische Anomalien
9
der Arteria carotis oder der Vena jugularis können zu physikalischen und dadurch
messbaren, objektiven Schwingungen führen. Die objektive Form des Tinnitus ist
sehr selten.
Der subjektiv wahrgenommene Tinnitus, welcher Gegenstand der vorliegenden
Untersuchung ist, kann nicht von einem externen Beobachter vernommen werden
und ist auch nicht als Schall nachweisbar.
Dem subjektivem Tinnitus liegt eine fehlerhafte Informationsbildung und –
verarbeitung im auditiven System ohne Einwirkung eines akustischen Reizes
zugrunde (Jastreboff et al. 1988). Die große Mehrzahl der Ohrgeräusche fällt in die
Kategorie des subjektiven Tinnitus.
Desweiteren spielt der Zeitverlauf in der Einteilung eine Rolle. Klinisch wird der
Tinnitus in einen akuten und einen chronischen Tinnitus unterteilt. Ein akuter Tinnitus
liegt vor, wenn das Ohrgeräusch seit weniger als 3 Monaten besteht. Wenn das
Ohrgeräusch länger als 3 Monate besteht, wird das Ohrgeräusch als chronisch
bezeichnet (S1-Tinnitusleitlinie: 02/2010)
Komorbiditäten spielen eine entscheidende Rolle, um die Belastung des Patienten
unter dem Tinnitus im normalen Alltag einzuschätzen. Viele Menschen mit einem
chronischen Ohrgeräusch bemerken keine nennenswerte Belastung. Dies wird als
kompensierter Tinnitus bezeichnet. Diese Patienten registrieren ihr Ohrgeräusch,
haben aber dadurch keinen wesentlichen Leidensdruck oder Beeinträchtigung ihrer
Lebensqualität. Komorbiditäten, wie z.B. psychische und psychosomatische oder
soziale Faktoren, wie z.B. affektive Störungen, Schlafstörungen, Nervosität,
Konzentrationsstörungen oder Ängstlichkeit, können einen Tinnitus verstärken (S1Tinnitusleitlinie:
02/2010).
Diese
Komorbiditäten
können
vorbestehend
oder
tinnitusinduziert sein. Ein kompensierter Tinnitus kann durch eine Komorbidität
dekompensieren. Die Ohrgeräusche erhalten in diesem Fall besonders viel
Aufmerksamkeit, was sich in den meisten Fällen verstärkend auf die Belastung unter
dem Ohrgeräusche auswirkt. Der Leidensdruck ist ausgeprägt und es besteht eine
wesentliche Beeinträchtigung der Lebensqualität. Zur Evaluation des Leidensdrucks
wurden verschiedene Fragebögen konzipiert, welche ich im Folgenden vorstellen
möchte.
10
2.1.
Tinnitus-Fragebogen:
Der Tinnitus-Fragebogen (TF) von G. Goebel und W. Hiller (Hiller and Goebel 2006)
dient der Ermittlung des Schweregrades der psychosozialen Tinnitusbelastung sowie
der Evaluation von Therapieeffekten. In unserem Versuch ermitteln wir mit Hilfe des
Fragebogens den Schweregrad der Belastung der unter Tinnitus leidenden
Probanden.
Die Items des Tinnitus-Fragebogens repräsentieren typische Beschwerden und
Klagen von chronischen Tinnituspatienten auf sechs Skalen: Emotionale Belastung
(E), Kognitive Belastung (C), Penetranz des Tinnitus (I), Hörprobleme (A),
Schlafstörungen (SI) und Somatische Beschwerden (So). Es kann somit ein globaler
Gesamtwert der Tinnitusbelastung gebildet werden.
Skalen des Tinnitus-Fragebogens (TF)
Wertebereich
Emotionale Belastung (E)
0 – 24
Kognitive Belastung (C)
0 – 16
Psychische Belastung (E+C)
0 – 40
Penetranz des Tinnitus (I)
0 – 16
Hörprobleme (A)
0 – 14
Schlafstörungen (SI)
0–8
Somatische Beschwerden (So)
0–6
TF-Gesamscore (E+C/+A+ SI+ So)
0 – 84
Durch den Fragebogen kann die Belastung in vier Schweregrade eingeteilt werden:
Grad 1: Kein Leidensdruck
Grad 2: Der Tinnitus wirkt störend bei Stress und psychisch- physischen Belastungen
Grad 3: Der Tinnitus führt zu dauernder Beeinträchtigung in kognitiven, emotionalen
und körperlichen Bereichen
Grad 4: Der Tinnitus führt zur massiven psychischen Dekompensation
Dabei zählen Grad 1 und 2 als kompensierter Tinnitus und Grad 3 und 4 als
dekompensierter Tinnitus.
11
2.2.
Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen (TBF-12)
Der Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen (TBF-12) nach Greimel, Leibetseder,
Unterrainer,
Biesinger
und
Albegger
(2000)
erfasst
neben
der
Gesamtbeeinträchtigung auch zwei Subskalen, nämlich emotional- kognitive und
funktional- kommunikative Beeinträchtigungen. Der theoretische Hintergrund des
TBF-12 orientiert sich an der „International Classification of Impairments, Disabilities
and Handicaps“ der WHO. Unter dem Oberbegriff „Behinderung“ wird zwischen
„impairment“, „disability“ und „handicap“ unterschieden. Während sich „impairment“
auf psychische oder organische Schädigungen bezieht, umfasst „disability“ und
„handicap“ daraus resultierende Konsequenzen. „Disability“ betrifft funktionelle
Einschränkungen,
„handicap“
umfasst
sozial
relevante
Auswirkungen
und
Rollenbeeinträchtigungen einer Person.
Die Berechnung des Faktors 1, nämlich der emotional- kognitiven Beeinträchtigung
setzt sich aus den Items 3, 4, 6, 8, 10, 11 und 12 zusammen. Diese Items beinhalten
Ärger, Angst, Frustration, Kontrollverlust und Einschränkungen im kognitiven Bereich.
Die
Berechnung
des
Faktors
2,
nämlich
der
funktional-
kommunikativen
Beeinträchtigung erfolgt aus den Items 1, 2, 5, 7 und 9. Die Inhalte beziehen sich vor
allem auf tinnitusbedingte Funktionsverluste im Umgang mit den Mitmenschen,
Einschränkungen
im
gesellschaftlichen
Leben,
in
Beruf,
Hausarbeit
sowie
Beziehungsproblemen in der engeren familiären Umgebung.
Die Messgenauigkeit und –zuverlässigkeit entspricht den wissenschaftlichen
Anforderungen an Fragebögen. Die Test- Retest- Reliabilität für den Gesamtscore
sowie die Subskalen beträgt r= 0,9 bis r= 0,93 (Greimel et al. 1999). Der Test ist als
Manual publiziert.
Die Kriteriumsvalidität wurde an einer Stichprobe von 153 PatientInnen aus dem
stationären und ambulanten Bereich durchgeführt. Es zeigte sich dabei eine hohe
Korrelation mit dem Tinnitus-Fragebogen von Hiller und Goebel (r= 0,87). Es
ergaben sich keine signifikanten Unterschiede in der Überprüfung von Geschlecht,
Alter und Familienstand im Bezug auf das Ausmaß der Gesamtbeeinträchtigung
durch Tinnitus. Zur Bestimmung der Konstruktvalidität wurde der TBF-12 bezüglich
Depression mittels der Depressionsskala (ADS), die allgemeinen Beschwerden
12
mittels der Beschwerdeliste (BL) und die Lebensqualität mittels der Fragebögen zur
Abschätzung der Lebensqualität (WWHOQL-29) überprüft.
Der Patient benötigt für die Bearbeitung des TBF-12 durchschnittlich zwei Minuten.
Die Beantwortung der Fragen erfolgt dreistufig durch die Kategorien „nie – 0“,
„manchmal = 1“, „häufig = 2“. Durch Addieren der jeweiligen Zahlen der
entsprechenden Items eines Faktors können die Rohwerte für den Faktor 1, die
emotional-
kognitive
Beeinträchtigung
und
den
Faktor
2,
die
funktional-
kommunikative Beeinträchtigung, sowie für den gesamten Fragebogen, d.h. die
Gesamtbeeinträchtigung
ermittelt
werden.
Der
Tinnitus-Beeinträchtigungs-
Fragebogen ist ein evaluierter und standardisierter Fragebogen (Gortelmeyer et al.
2011).
2.3.
Beck- Depressions- Inventar (BDI):
Mit Hilfe des Beck-Depressionsinventars (BDI) kann das Ausmaß der Depressivität
ermittelt
werden.
Dabei
wird
nach
der
Stimmungslage,
nach
Versagen,
Unzufriedenheit, Selbstanklage, Suizidgedanken und nach sozialer Isolierung gefragt
(Hautzinger M 1995). Die einzelnen Items beinhalten folgenden Inhalt: (A) traurige
Stimmung, (B) Pessimismus, (C) Versagen, (D) Unzufriedenheit, (E) Schuldgefühle,
(F) Strafbedürfnis, (G) Selbsthass, (H) Selbstanklage, (I) Selbstmordimpulse, (J)
Weinen,
(K)
Reizbarkeit,
Entschlussfähigkeit,
(N)
(L)
negatives
sozialer
Rückzug
Körperbild,
(O)
und
Isolierung,
Arbeitsunfähigkeit,
(M)
(P)
Schlafstörungen, (Q) Ermüdbarkeit, (R) Appetitverlust, (T) Hypochondrie und (U)
Libidoverlust. Jedes der 21 Items kann mit vier Aussagen beantwortet werden,
welche die Schwere des Symptoms beschreiben und mit Zahlen gekennzeichnet
sind. 0 = nicht vorhanden, 1 = leichte Beeinträchtigung, 2 = mäßige Ausprägung und
3 = starke Ausprägung. Der Proband wird gebeten für jedes Item jene Zahl neben
der Aussage zu markieren, die seinen Zustand innerhalb der letzten Woche bis zum
Tag der Untersuchung am treffendsten beschreibt.
Die Zahlen werden schließlich addiert. Die Auswertung erfolgt anhand der
Gesamtpunktzahl.
Laut Beck-Depressions-Inventar (BDI) weisen Werte zwischen 11 und 17 Punkten
auf eine "milde bis mäßige Ausprägung depressiver Symptome" hin. Als klinisch
relevant werden im BDI erst Werte von 18 und darüber gewertet, da diese Werte
13
zwei Standardabweichungen über dem Mittelwert von Gesunden liegen (Huber
1995).
2.4.
Symptomencheckliste (SCL-90):
Durch die Symptomencheckliste (SCL-90-R) wird eine Quantifizierung eines breiten
Spektrums von subjektiver Beeinträchtigung durch psychische und körperliche
Symptome und krankheitsbedingtem psychischen Leidensdruck (Franke 1990)
ermöglicht.
Der SCL-90-R-Fragebogen besteht aus den drei globalen Kennwerten GSI (General
Severity Index), PSDI (Positive Symptom Distress Index) und PST (Positive
Symptom
Total),
Unsicherheit
Feindseligkeit,
im
sowie
aus
neun
Sozialkontakt,
Phobische
Angst,
Skalen
(Somatisierung, Zwanghaftigkeit,
Depressivität,
Paranoides
Ängstlichkeit,
Denken,
Aggressivität/
Psychotizismus
und
Zusatzitems). Der GSI misst die grundsätzliche psychische Belastung, der PSDI die
Intensität der Antworten und der PST gibt Auskunft über die Anzahl der Symptome,
bei denen eine Belastung vorliegt. Die Ergebnisse jeder Skala werden in Ttransformierte SCL-90-R-Werte ausgedrückt. Diese T-Transformation setzt den
Mittelwert der Normgruppe auf 50 und die Standardabweichung auf 10 fest. Der GSI
T-Wert liegt bei 30 - 81 für Frauen und bei 34 – 81 für Männer. Ab einem GSI T-Wert
von > 63 (90. Perzentile) gilt der Patient als auffällig psychisch belastet.
Der SCL-90-R-Fragebogen wird als Screening-Methode für Tinnitus-Patienten
empfohlen, um die emotionale Belastung unter dem Ohrgeräusch einschätzen zu
können. Gegebenenfalls kann der Patient zusätzlich von Psychologen oder
Psychiatern mitbehandelt werden (Lynn et al. 2003).
Eine Untersuchung zeigte, dass eine hohe Korrelation zwischen dem Grad der
Tinnitus-Belastung und globaler psychischer Belastung, sowie Depressivität besteht
(D´Amelio R 2004). In unserer Studie galten Patienten mit einem GSI (General
Severity Index) T-Wert von größer als 63 als auffällig psychisch belastet.
14
2.5.
Das zentrale auditive System:
Das zentrale auditive System besteht aus zahlreichen Kerngebieten, die bilateral
symmetrisch angeordnet sind.
Die Hörbahn beginnt im Innenohr mit den afferenten Fortsätzen der bipolaren
Hörnervenzellen. Deren Perikaryen liegen im Ganglion spirale. Von der Cochlea
gelangen die Informationen über die primären Hörnervenfasern in den Nucleus
cochlearis, welcher in der Medulla oblongata liegt. Dabei existiert eine tonotope
Gliederung, d.h. eine Gliederung nach Tonhöhe bzw. Tonfrequenz. Dies entspricht
den afferenten Fasern aus den basalen oder apikalen Schneckenwindungen des
Innenohrs. Im Nucleus cochlearis wird die akustische Information schon bearbeitet.
Eine laterale Inhibition findet statt. Wird eine innere Haarzelle von einem relativ
lauten Ton aktiviert, können auch benachbarte Zellen, welche eigentlich höhere und
tiefere Frequenzen kodieren, mit aktiviert werden. In diesem Kern kann die
Weitergabe des Signals dieser zusätzlich aktivierten Zellen unterdrückt werden.
Dadurch wird die Frequenztrennung verbessert (Schiebler 2002).
Abbildung 1 (zu 2.5.): Schema des auditiven Systems (aus Anatomie, Schiebler und Schmidt, 8. Auflage,
ISBN 3-540-42660-4, S. 805)
15
Vom Nucleus cochlearis anterior ziehen die Hörbahnfasern zu einem geringen Teil
auf der ipsilateralen Seite nach oben und zum größeren Teil als starkes Faserbündel,
dem Corpus trapezoideum zur Gegenseite. Neben dem Nucleus cochlearis gehören
zu den auditiven Hirnstammkernen auch die Olivenkerne (Nucleus olivaris superior)
und der Nucleus lemniscus lateralis. In diesen Kernen wird die Mehrzahl, der hier
kreuzenden Hörbahnfasern zum zweiten Mal verschaltet, um dann mit den anderen,
unverschalteten weiterzuziehen. In den Olivenkernen laufen die Informationen aus
beiden Innenohren zusammen. Hier werden Laufzeitunterschiede zwischen den
Fasern aus beiden Ohren, sowie Ortung und Intensitätsunterschiede, ausgewertet.
Diese Verschaltung im Nucleus cochlearis superior hat somit Bedeutung für das
Richtungshören (Zenner 2004).
Auf der kontralateralen Seite steigen der größte Teil der Hörbahnfasern als
Lemniscus lateralis zu dem Colliculus inferior auf. Nur ein kleiner Teil der
Hörbahnfasern verlaufen ipsilateral zu dem Colliculus inferior der gleichen Seite. In
den Lemnisci laterales ist wiederum ein Kernkomplex, die Nuclei lemniscus laterales,
eingeschaltet, in dem erneut ein Teil der aufsteigenden Fasern verschaltet wird. Ein
Teil dieser verschalteten Fasern kreuzt von dort wieder zurück, um dann im
Lemniscus lateralis der ursprünglich ipsilateralen Seite ebenso wie die nicht
zurückgekreuzten Fasern zur Vierhügelplatte, der Lamina quadrigemina, zu ziehen
(Sobotta 2004). Diese Vierhügelplatte liegt im Mesencephalon und wird von den
Colliculi superiores, welche für optische Reflexe wichtig sind, und den Colliculi
inferiores, welche eine weitere Umschaltstelle der Hörbahn sind, gebildet. Der
Colliculus inferior ist ebenfalls tonotop organisiert und erhält hauptsächlich
Eingangsinformationen aus den auditiven Hirnstammkernen. Einige der Fasern
kreuzen nun vom Colliculus inferior zum unteren Hügel der Gegenseite. Der andere
Teil der Fasern, auch hier wieder zum Teil unverschaltet, ziehen über das Brachium
colliculi inferioris direkt weiter vom Colliculus inferior zum Corpus geniculatum
mediale des Thalamus. Dieser ist die Hauptumschaltstelle zwischen dem auditiven
Mittelhirn und dem Kortex. Hier werden Fasern auf das letzte Neuron verschaltet,
welches durch den hinteren Abschnitt der Capsula interna verläuft und dann zu den
Gyri temporales transversi zieht. Diese Gyri temporales transversi, auch Heschl´sche
Querwindungen genannt, liegen in der Tiefe des Sulcus lateralis und bilden den
primären auditiven Cortex (Brodmann Areal 41). Zusammenfassend werden alle
16
auditorischen Fasern im Nucleus cochlearis, im Colliculus inferior, im Corpus
geniculatum mediale und im auditorischen Kortex umgeschaltet (Schiebler 2002).
Die Hörbahn behält bei jeder Zwischenstation, in der sie verschaltet wird, ihre
tonotope Gliederung bei. Diese beginnt in der Cochlea. Die Fasern, welche hohe
Frequenzen
leiten,
erhalten
ihre
Signale
von
den
basalen
Teilen
der
Schneckenwindung, wogegen die Fasern für die Leitung niedriger Frequenzen von
den apikalen Abschnitten der Cochlea entstammen. Im weiteren Verlauf liegen die
Fasern für die Leitung hoher Frequenzen überwiegend auf der posterioren Seite der
Hörbahn (Schiebler 2002).
Die Hörsignale enden sowohl in der primären als auch in der sekundären Hörrinde.
Die primäre Hörrinde (Brodmann Areal 41) befindet sich im Gyrus temporalis
transversus und die sekundäre Hörrinde (Brodmann Areal 42) umrandet die primäre
Hörrinde hufeisenförmig (Schiebler 2002).
2.5.1. Die primäre Hörrinde:
In der Tiefe des Sulcus lateralis bzw. in der Rinde des Operculum temporale liegen
zwei bis vier Querwindungen (Gyri temporales transversi). Diese werden nach ihrem
Erstbeschreiber Heschl-Querwindungen genannt. Die Hauptafferenzen der primären
Hörrinde werden dabei durch die Hörbahn, auch Radiatio acustica genannt, gebildet.
(Waldeyer 2003)
Die afferenten Fasern der Hörbahn sind tonotop angeordnet. Dies bedeutet, dass
verschiedene Frequenzbereiche zu verschiedenen, nebeneinander angeordneten
Neuronenpopulationen in den auditorischen Kortex geleitet werden. Eine Einheit
besteht daher aus zahlreichen, vertikal organisierten Nervenzellen (Säulen)
(Schiebler 2002) Anterolateral liegen vermehrt tiefe Frequenzen (> 200 Hz) und
posteromedial eher hohe Frequenzen (< 20000 Hz). Es scheint sich bei der primären
Hörrinde um ein morphologisches Korrelat zu handeln, welches lediglich der
Primärwahrnehmung roher akustischer Sinnesdaten dient. Die Interpretation und
Integration dieser Rohdaten erfolgt in der sekundären Hörrinde (Waldeyer 2003).
17
2.5.2. Die sekundäre Hörrinde:
Die sekundäre Hörrinde nimmt die Areale 42 und 44 nach Brodmann ein und grenzt
somit lateral direkt an die primäre Hörrinde in den Heschl-Querwindungen an, aus
der es auch den Großteil seiner Afferenzen erhält. Des Weiteren erhält die
sekundäre Hörrinde auch direkt Signale aus dem Corpus geniculatum mediale.
Anders als bei der primären Hörrinde antwortet die sekundäre Hörrinde nicht auf
spezifische Tonfrequenzen, sondern verbindet diese und vergleicht die Signale mit
auditiven Erinnerungen. Somit
erfahren die auditiven Impulse eine interpretative
Verarbeitung. Die Laute werden als Wörter, Melodien, Sätze oder Geräusche
erkannt. Die sekundäre Hörrinde ist eng mit dem hinteren Abschnitt des Gyrus
temporalis superior der dominanten Hemisphäre verbunden. Dieser Abschnitt wird
als Wernicke-Zentrum bezeichnet und dient als das sensorische Sprachzentrum. Es
dient dem Sprachverständnis. Dies setzt voraus, dass sich durch Lernprozesse im
Laufe der Entwicklung in diesem Areal anatomische Schaltkreise gebildet haben, die
ein Zuordnen des Gehörten zu ehemals gelernten und jetzt bekannten Wörtern oder
Klängen ermöglicht (Schiebler 2002). Das Wernicke-Sprachzentrum zeigt eine
erhebliche interindividuelle Variabilität und ist meist in der linken dominanten
Hemisphäre größer als in der rechten (Ulfig 2008).
Innerhalb des Kortex steht die Hörrinde mit zahlreichen anderen Arealen in
synaptischer Verbindung. Diese Verbindungen bestehen unter anderem mit dem
frontalen Augenfeld, den Gyri pre- und postcentralis, sowie mit temporalen und
okzipitalen Gebieten. Aufgrund dieser Verschaltungen können auditive Signale
komplexe Reaktionen auslösen, wie z.B. „Hinhören“, das heißt, sich einem
Höreindruck zuwenden. Desweiteren bestehen auch Verbindungen zwischen den
Hörrinden beider Hemisphären (Schiebler 2002).
2.5.3. Die Formatio reticularis:
Die Formatio reticularis ist ein phylogenetisch altes System, welches ein Netz von
Nervenzellen bildet und das ganze Hirnstammtegmentum bis hinab zum Rückenmark
durchzieht. Eine ihrer Hauptaufgaben besteht darin, die Verschaltung einzelner
Hirnnervenkerne für z.T. lebensnotwendige Funktionen zu koordinieren. Das Atemund Kreislaufzentrum sowie das Brechzentrum in der Medulla oblongata sind z.B.
Bestandteile der Formatio reticularis. Weiterhin hat sie eine kardinale Bedeutung für
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den Schlaf- Wach- Rhythmus und damit auch für die Auf- und Abregulierung des
gesamten Großhirnkortex. Nach der Stimulation von bestimmten Arealen der
Formatio reticularis kommt es zu einer allgemeinen Aktivierung der Großhirnrinde,
eine
sogenannte
„Weckreaktion“
erfolgt
(Ulfig
2008).
Dadurch
wird
die
Aufmerksamkeit auf einen Reiz gelenkt. Diese Aufmerksamkeitslenkung spielt eine
große Rolle in der Belastung unter einem Tinnitus.
2.5.4. Das limbische System:
Der Begriff wurde 1878 von Paul Broca eingeführt, der einen „limbischen Lappen“
definierte. Der Name „limbisch“ leitet sich von lateinisch limbus („Saum“) ab, da die
dazugehörigen Strukturen einen doppelten Ring um die Basalganglien und den
Thalamus bilden. Die erste funktionelle Theorie wurde 1937 von James W. Papez
entwickelt, der sogenannte Papez-Kreis. Phylogenetisch ist das limbische System
einer der primitiven alten Teile des Gehirns (Schiebler 2002).
Das limbische System dient der Verarbeitung von Emotionen und ist somit das
Zentrum für Gefühle. Es ist eine Zusammenfassung funktionell in Verbindung
stehender kortikaler und subkortikaler Regionen. Folgende Strukturen werden meist
dazugezählt: Hippocampusformation, Gyrus cinguli, Gyrus parahippocampalis mit der
Area entorhinalis, Corpus amygdaloideum, Corpora mamillaria, Nucll. septales und
der Nucleus anterior thalami (Waldeyer 2003).
Die limbischen Projektionen sind dabei an den neuronalen Vorgängen von
Emotionen beteiligt. Das Limbische System ist eng mit dem vegetativen
Nervensystem gekoppelt, welches die Vitalfunktionen, wie Herzschlag, Blutdruck,
Atmung, Verdauung und Stoffwechsel, des Körpers regelt. Das limbische System
repräsentiert die Lernerfahrung (Hippocampus) eines Individuums vieler Jahre. Bei
jedem neuen Reiz wird diese Erfahrung in der Wertung des Organismus aktuell zum
Ausdruck gebracht (Schiebler 2002). Im Folgenden werde ich kurz auf die
funktionellen Eigenschaften der einzelnen Anteile des Limbischen Systems
eingehen.
19
2.5.5. Hippocampus:
Die
Informationen
verschiedener
sensorischer
Systeme,
welche
im
Gyrus
parahippocampalis konvergieren, fließen hier zusammen. Sie werden verarbeitet und
vom Hippocampus zum Kortex zurückgesandt. Somit ist er eminent wichtig für die
Gedächtniskonsolidierung, also die Überführung von Gedächtnisinhalten aus dem
Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis (Schiebler 2002). Menschen, bei denen beide
Hippocampi entfernt oder zerstört wurden weisen eine anterograde Amnesie auf. Alte
Erinnerungen bleiben jedoch meist erhalten (O'Kane et al. 2004). Der Hippocampus
wird somit als Struktur gesehen, welche Erinnerungen generiert, während die
Gedächtnisinhalte
an
verschiedenen
anderen
Stellen
in
der
Großhirnrinde
gespeichert werden.
2.5.6. Gyrus cinguli:
Der Gyrus cinguli anterior ist hauptsächlich mit der Amygdala, den intralaminären
Thalamuskernen, dem Motor- und dem praemotorischen Kortex, sowie den
orbitofrontalen Hirnarealen verbunden (Vogt et al. 1979). Funktionell beteiligt sich der
Gyrus cinguli anterior an der Verhaltensregulierung (Carter et al. 1999), am
Schmerzsystem (Vogt et al. 1996) (Petrovic et al. 2002), an der Verarbeitung
emotional relevanter Stimuli (Vogt et al. 1992) (Devinsky et al. 1995) und an der
Regulation der Aufmerksamkeit (Selemon and Goldman-Rakic 1988) (Posner and
Petersen 1990). Läsionen in dieser Region führen beim Menschen zu einer Reihe
von Symptomen, wie z.B. Apathie, Unaufmerksamkeit, Fehlregulation der autonomen
Funktionen und emotionale Instabilität (Tow and Whitty 1953) .
Der Gyrus cinguli posterior zeichnet sich funktionell vor allem an der Beteiligung an
der visuell-räumlichen Wahrnehmung (Olson and Musil 1992), am räumlichen
Gedächtnis (Vogt et al. 1992) sowie am REM-Schlaf (Marquet et al., 1996) aus.
2.5.7. Corpus amygdaloideum:
Dieser auch als Mandelkern bzw. kurz
Amygdala bezeichnete Komplex grauer
Substanz liegt im retro-medialen Teil des Temporallappens und besteht aus
mindestens zehn Kernen, die miteinander über topographisch organisierte Wege
verbunden sind (Pitkanen and Amaral 1998). Man ordnet dem Mandelkernkomplex
20
viele Funktionen zu. Neben einem modulierenden Einfluss auf die vegetativen
Zentren des Hypothalamus, wie u.a. Nahrungsaufnahme, Hormonsekretion und
Kreislaufregulation, wird ihm auch die Vermittlung von Verhaltensweisen wie Fluchtund Angstreaktionen zugeschrieben. Desweiteren verbindet man mit dem Madelkern
emotional ausgelöste Reaktionen, wie z.B. der Initiation des Lachens oder Weinens.
Eine besondere Rolle spielt das Corpus amygdaloideum für die Speicherung
emotional betonter Gedächtnisinhalte.
Aufgrund der negativen Bewertung durch das Limbische System nehmen ca. 20%
der Patienten mit permanenten Ohrgeräuschen ihren Tinnitus gefühlsmäßig als ein
alarmierendes und erschreckendes Signal war. Durch das vegetative Nervensystem
wird sympathisch eine Stressreaktion im Körper ausgelöst. Für diese 20% ist der
Tinnitus ein gravierendes und damit ein therapiebedürftiges Problem.
21
2.6.
Tinnitus im Tiermodell:
Bereits seit dem Versuch von Heller und Bergmann 1953 ist bekannt, dass
Menschen vorübergehend einen Tinnitus wahrnehmen, wenn diese in eine sehr stille
Umgebung gebracht werden (Heller and Bergman 1953) . Auch eine hohe Dosis
Salicylat, welches der Wirkstoff von Aspirin ist, ruft in fast allen Testpersonen einen
Tinnitus hervor. Dieses Phänomen wurde bei der Therapie der rheumatoiden Arthritis
beobachtet. Dabei führte eine tägliche Dosis von 4-8g zu einem bilateralen
Hörverlust von 10-40 dB SPL, der meist von einem Tinnitus begleitet wurde. Nach
dem Absetzen des Salicylats erholte sich das auditive System innerhalb von 24-72
Stunden (McFadden and Plattsmier 1984) (McFadden et al. 1984).
In Verhaltensexperimenten wurde gezeigt, dass hohe Dosen Salicylate auch bei
Nagern zur Wahrnehmung von Geräuschen führen kann (Jastreboff et al. 1988).
Jastreboff zeigte dies 1988 erstmalig. Er setzte verschiedenen Gruppen von Ratten
dauerhaft einem kontinuierlichen Rauschen aus, welches von kurzen Phasen
absoluter Stille unterbrochen wurde. Während diesen kurzen Perioden der Stille,
bekamen die Ratten einen leichten Stromstoß am Wasserspender. Er konditionierte
die Ratten auf Stille. Diese Stille wurde somit mit Aversion verbunden. Nach wenigen
Sitzungen zeigten sie ein antrainiertes Angstverhalten, welches sich in der
Unterdrückung der Trinkrate an einem Wasserspender in den Stillephasen
ausdrückte. Es zeigte sich, dass Tiere, denen man Salicylate nach der
Trainingsphase injizierte, fast augenblicklich kein Angstverhalten mehr zeigten. Die
Trinkrate wurde nicht unterdrückt. Dieser Befund wurde dahingehend interpretiert,
dass die Tiere auch in der Stillephase ein Geräusch wahrnahmen, also einen
Tinnitus hörten. Die Stillephase wurde nicht mehr als Stille wahrgenommen und das
Angstverhalten blieb daher aus. Diese ersten Experimente wurden in mehr oder
weniger abgewandelter Form in einer Reihe von weiteren Studien wiederholt
(Jastreboff and Brennan 1994) (Bauer et al. 1999) (Bauer and Brozoski 2001)
(Heffner and Harrington 2002) (Guitton et al. 2003) (Ruttiger et al. 2003) (Lobarinas
et al. 2004).
Auch ein Schalltrauma kann bei Nagern zur Wahrnehmung von Ohrgeräuschen
führen (Bauer and Brozoski 2001) (Heffner and Harrington 2002). Ein Schalltrauma
kann durch eine anhaltende akustische Stimulation mit einem Schallpegel von über
90 dB ausgelöst werden. Kurze Impulsartige Schallereignisse dagegen erzeugen ein
22
sogenanntes Knall- oder Explosionstrauma (Muller et al. 1996). Ein Schalltrauma
geht je nach Intensität und Dauer der Beschallung mit einer vorübergehenden
(temporary threshold shift) oder einer dauerhaften (permanent threshold shift)
Anhebung der Hörschwelle einher.
2.7.
Grundlagen der auditiven Sinnesphysiologie:
Studien über die elektrische Aktivität von einzelnen Neuronen innerhalb der Hörbahn
zeigten spontane Aktivtäten auf einer hohen Ebene. Es wurden ca. 50 Entladungen
pro
Sekunde
gemessen.
Bei
dieser
Ruhefrequenz
werden
keine
Töne
wahrgenommen, sodass man diese Frequenz als „Kode der Stille“ bezeichnet. Wenn
das Ohr einem externen Geräusch ausgesetzt wird, steigt die neuronale Aktivität an
und wird regelmäßiger. Zur selben Zeit filtert und unterdrückt die Hörbahn spontane
neuronale Aktivitäten, damit diese spontanen Emissionen nicht ins Bewusstsein
gelangen. Dadurch wird der Ton der Ruhefrequenz nicht wahrgenommen (Jastreboff
and Hazell 10/2008). Da die Hörbahn tonotop gegliedert ist, ist jeder Haarzelle eine
bestimmte Tonfrequenz zugeordnet. Eine Haarzelle ist mit einem auditorischen
Neuron synaptisch verbunden und wird nur mit einer bestimmten Frequenz optimal
erregt. Das Zeitintervall eines Schallreizes entspricht der Zeitdauer einer neuronalen
Aktivität. Die Höhe des Schalldruckpegels wird dagegen durch die Entladungsrate
kodiert. Wenn die Höhe des Schalldruckpegels die Entladungsrate einer Einzelfaser
übersteigt, kommt es zu einer Aktivierung benachbarter Neuronen. Dieser Vorgang
wird Rekrutierung genannt (Zenner 2004).
Eine weitere prinzipielle Eigenschaft der zentralen Nervennetze in der Hörbahn und
in anderen Sinneskanälen ist die sogenannte laterale Hemmung. Nervenzellen leiten
Erregungen vorwärts, zu den Seiten hin jedoch weisen sie eine hemmende Wirkung
auf die Nachbarzellen auf. Dies hat eine Kontrastverschärfung des jeweils
Wahrgenommenen zur Folge. Ein schwaches Geräusch in einem stillen Raum, z.B.
eine tickende Uhr, erscheint relativ laut und klar. Dieselbe Uhr in einem Raum mit
Hintergrundgeräuschen erscheint schwächer, obwohl sie noch hörbar ist. Dieses
Prinzip gilt für alle Sinne: Wir reagieren nicht auf die absolute, sondern auf die
relative Stärke eines Stimulus im Vergleich zu dem Hintergrund (Jastreboff and
Hazell 10/2008).
23
Der Versuch von Heller und Bergmann (1953) unterstreicht dieses Phänomen. 80
Probanden wurden dabei jeweils in eine schalldichte Kabine gebracht. In den ersten
Minuten begannen die Testpersonen ihren eigenen Herzschlag, ihre Atmung und
andere
leise
Geräusche
wahrzunehmen,
die
eine
normale
Körperfunktion
verursachen. Diese Geräusche wurden innerhalb kurzer Zeit als lauter, klarer und
dominant empfunden. Interessanterweise hörten die Testpersonen innerhalb von
fünf Minuten Geräusche, die sonst von Tinnituspatienten beschrieben werden
(Piepen, Rauschen, Klingeln, usw.). Als die Probanden die Kabine wieder verließen,
verschwanden auch die Ohrgeräusche.
Tierexperimente zeigten, dass sich bei reduzierten Geräuscheingängen in die
Hörbahn, die Sensitivität der auditiven Neurone erhöht (Boettcher and Salvi 1993)
(Gerken, 1992, 1993) (Wang et al. 1996). Wenn wir also einer leiseren Umgebung
ausgesetzt sind, sodass die Ohren relativ unterfordert sind, kommt es zu einer
Verstärkung auf allen Ebenen der Hörbahn. Dadurch kommt es zu einer verstärkten
Lautstärkenwahrnehmung aller eingehenden Geräusche.
Das Ergebnis aus dem Versuch von Heller und Bergmann beweist, dass die
Tinnituswahrnehmung selbst nicht pathologisch, sondern eher eine physiologische
Antwort der zentralen Hörbahn auf Signale (oder deren Abwesenheit) aus der
Umgebung ist. Warum nehmen manche Personen Tinnitus in einer normalen
Geräuschumgebung wahr und andere nicht? Warum leiden manche Personen unter
ständigen Ohrgeräuschen und andere nicht? Verschiedene wissenschaftliche
Modelle versuchen diese Fragen zu beantworten.
24
2.8.
Wissenschaftliche Modelle zur Entstehung von Tinnitus:
2.8.1. Zentrale Tinnitus-Entstehung:
Das häufige Vorkommen eines Innenohrschadens bei Tinnituspatienten führte zu der
Annahme, dass die Ohrgeräusche in der Cochlea generiert würden. Allerdings deutet
die Beobachtung einer Tinnituswahrnehmung bei Patienten mit einer kompletten
Durchtrennung des Hörnervens darauf hin, dass der Ursprung des Ohrgeräusches
zentral liegt. Dies wurde in einer großen klinischen Studie festgestellt, bei welcher
Hunderten von Patienten mit Tumoren im Hörsystem, die auch einen
Tinnitus
aufwiesen, dieser entfernt und auch der Hörnerv chirurgisch durchtrennt wurde. Die
Erwartung, nämlich dass der Tinnitus nun verschwunden sein müsste, bestätigte sich
nicht. Im Gegenteil, der Tinnitus verschlechterte sich in mehr als 50% der Fälle
(House and Brackmann 1981) (Berliner et al. 1992). Ein weiterer Hinweis auf die
zentrale Tinnitus-Generation liefert das Experiment von Schwab et al., 2004 (Schwab
et al. 2004) Dabei wurde Lidocain vor das ovale Fenster appliziert. Wenn Tinnitus in
der Cochlea entstünde, wäre die lokale Lidocain-Applikation eine wirksame Methode,
Tinnitus zu unterdrücken. Jedoch hatte das Einspritzen des Lokalanästhetikums
keinen Effekt auf die Tinnitus-Wahrnehmung. Eine systemische Lidocain-Gabe führte
allerdings in ca. 50% der Fälle zu einem temporären Verschwinden des Tinnitus.
2.8.2. Neuronale Mechanismen von Tinnitus (Wallhäuser-Franke):
Das Tinnitus-Modell nach Wallhäuser-Franke und Langner erklärt Tinnitus als ein
Phänomen, welches zentral generiert wird, während der periphere Eingang auf
cochleärer Ebene, als Folge der hohen Aspirindosis oder eines Knalltraumas,
vermindert ist (Wallhausser-Franke et al. 2003). In Wüstenrennmäusen wurden die
Hirnaktivitäten nach systemischer Applikation von Salicylaten und nach einem
Knalltrauma untersucht. In beiden Gruppen erfolgte somit keine Anregung des
peripheren Eingangs im Sinne einer Stimulation, sondern eine Verminderung. Die
salicylat-induzierte Tinnitusgruppe zeigte eine hohe Anzahl von immunreaktiven
Neuronen im auditiven Kortex im Gegensatz zu der Kontrollgruppe. Die Gruppe, die
nur einem Lärmtrauma ausgesetzt waren, zeigte eine anhaltende c-fos-Expression
im auditiven Kortex und im Nucleus cochlearis dorsalis. Die c-fos-Expression wird
25
dabei als ein indirekter Marker für neuronale Aktivität angesehen. Dagegen ergab
sich in der Gruppe, die eine Salicylate-Injektion bekamen und einem Lärmtrauma
ausgesetzt waren, ein Anstieg der c-fos-Expression in der Amygdala, in der
thalamischen Mittellinie, in intralaminären Bereichen, im Frontalhirn, sowie in der
hypothalamischen und in der Hirnstammregion. Durch die Verminderung des
peripheren Eingangs kam es zu Aktivitäten in zentral gelegenen Regionen. Diese
Strukturen sind an Verhaltens- und physiologischen Abwehrreaktionen beteiligt. Die
Aktivitäten dieser nicht-auditiven Regionen wurden von den Autoren auf akuten
Stress, auf Abneigungsbezogene Komponenten und auf vegetative Reaktionen
hinsichtlich der Behandlung und dem daraus folgendem Tinnitus zurückgeführt. Es
zeigte sich eine Übereinstimmung mit ihren früheren Ergebnissen, dass es zu einer
unterdrückten Aktivität im auditiven Mittelhirn, aber zu einer gesteigerten Aktivität des
auditiven Kortex nach Injektion von hohen Dosen Salicylate kommt.
Der induzierte Hörverlust führt zu einem verminderten Input, wodurch das
Gleichgewicht von Exzitation und Inhibition verschoben wird. Dadurch wird die
Rückkopplung innerhalb des zentralen auditiven Systems verändert. Über die
thalamokortikale Rückkopplungsschleife versucht das zentrale Hörsystem den
verminderten Input zu kompensieren. Diese Rückkopplungsschleifen stehen unter
dem Einfluss aufmerksamkeits- und emotionssteuernder Hirnregionen, wie dem
Limbischen System und dem Locus coeruleus. Solch ein Ungleichgewicht könnte
durch ein Übermaß an Aufmerksamkeit oder Emotion (z.B. Stress) gefördert werden.
Dies würde zu einer Verstärkung des Signals und damit zur Stabilisierung der
Tinnitusaktivität führen. Letztendlich verstärkt sich dadurch die Spontanaktivität im
auditiven Kortex. Das dauerhafte Bestehen dieser verstärkten Aktivität im auditiven
Kortex
bedingt
wahrscheinlich
die
Plastizitätsveränderungen
in
positive
Rückkopplungsschleifen. Es ist bekannt, dass Aktivität in der Amygdala die Plastizität
fördert. Dies spielt eine nachgewiesene Rolle im Lernen von negativen Emotionen.
Andere Verbindungen der Amygdala könnten Einfluss auf das autonome
Nervensystem und dadurch für die Assoziation von Tinnitus mit physiologischem
Leiden verantwortlich sein. Ein Stressfaktor, welcher den Nucleus centralis
amygdalae aktiviert und sich überdies zeitlich mit einer abweichenden Aktivität
innerhalb des zentralen Hörsystems überschneidet, könnte die Reaktion auf Reize
26
und Plastizität im auditiven Kortex verstärken. Dadurch kann sich möglicherweise ein
Tinnitus festigen.
In den vorliegenden Studien von Wallhäusser- Franke erfolgte keine periphere
Anregung im Sinne eines Tinnitus-ähnlichen Stimulus wie das in unserer Studie der
Fall ist. Durch die Gabe von Salicylaten und dem stattgehabten Knalltrauma
versuchte man einen Zustand eines akuten peripheren verminderten Inputs zu
erreichen. Es waren ausschließlich zentral gelegene Strukturen aktiv. Des Weiteren
wurde lediglich der Zustand eines akuten verminderten peripheren Inputs untersucht,
in unserer Studie werden Probanden untersucht, bei welchen ein chronisches
Ohrgeräusch besteht.
Der Leidensdruck unter dem Ohrgeräusch konnte in dem Tierexperiment nicht
untersucht werden. Unsere Studie hat den Vorteil, dass der Leidensdruck unter dem
Ohrgeräusch mittels standardisierten Fragebögen ermittelt wurde. Des Weiteren
kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Gabe von Salicylaten einen zentralen
Effekt hat.
2.8.3. Tinnitusmodell nach Rauschecker:
Rauschecker
(Rauschecker
et
al.
2010)
beschreibt
Tinnitus
als
eine
Phantomwahrnehmung, welche mit einem Phantomschmerz eines Beines verglichen
werden kann. In beiden Fällen werden von zentralen Neuronen Sinneseindrücke
weitergegeben, obwohl kein peripherer Input durch die sensorischen Rezeptoren
mehr erfolgt. In dem Tinnitusmodell nach Rauschecker ist die chronische
Tinnituswahrnehmung auf ein Versagen des limbischen Systems zurückzuführen,
sodass dieses Tinnitussignal nicht vom Thalamus herausgefiltert wird. Durch die
fehlende Filterung wird das Ohrgeräusch bewusst wahrgenommen.
Zunächst liegt eine Läsion in der Cochlea, wie sie z.B. durch ein Knalltrauma
entsteht, vor. Dies führt zu einer verminderten Erregungsleitung in den zerstörten
Haarzellen und zu einer erhöhten Erregungsleitung der angrenzenden Haarzellen.
Es kommt zu einer Reorganisation und zu einer Hyperaktivität in der zentralen
Hörbahn, sodass ein Tinnitussignal entsteht. Ein sensineuraler Hörverlust in einem
bestimmten Frequenzbereich führt zentral zu einer verminderten Aktivierung im
korrespondierenden
Frequenzbereich,
aber
zu
einer
erhöhten
Aktivität
im
27
benachbarten Frequenzbereich und so zu einer Expansion in dem geschädigten
Bereich
(„Filling-in-Phänomen“)
(Rauschecker
1999).
Es
kommt
zu
einer
Reorganisation und zu einer Hyperaktivität in der zentralen Hörbahn, sodass ein
Tinnitussignal entsteht.
Abbildung 2 (zu 2.8.3.): Kortikale Reorganisation bei Verlust von Haarzellen
in der Cochlea. (Aus (Rauschecker 1999))
Normalerweise wird dieses Signal vom limbischen System als unwichtig erkannt und
durch eine Feedback-Schleife eliminiert. Diese Feedback-Schleife verläuft zum
Thalamus,
welcher
die
aszendierenden
hyperaktiven
auditorischen
Signale
herausfiltert. Der Nucleus accumbens und der ihm assoziierte ventromediale
praefrontale Kortex sind die Instanzen des limbischen Systems, welche diesen
Filtermechanismus an den Thalamus weiterleiten (Ferry et al. 2000). Insbesondere
der Nucleus accumbens wird im Zusammenhang mit dem Gemütszustand bei
affektiven Erkrankungen gesehen (Mayberg 1997). Außerdem ist auch das
dopaminerge
System
des
Kerns
an
Belohnungsempfindungen
und
Vermeidungsverhalten beteiligt (McCullough et al. 1993). Durch die Filterung erfolgt
keine Weiterleitung an den auditorischen Kortex, sodass dieses Tinnitussignal nicht
wahrgenommen wird. Bei fehlender Filterung erfolgt die Bewusstwerdung des
Tinnitussignals.
Zusammenfassend versagt das limbische System darin, das Tinnitussignal über eine
Rückkopplungsschleife im Thalamus zu blockieren. Durch die fehlende Filterung
entsteht die chronische Tinnituswahrnehmung. Durch Beeinträchtigungen des
limbischen Systems wird die Rückkopplungsschleife zum Thalamus nicht aktiviert,
28
die Hyperaktivitäten aus der Hörbahn werden zum auditorischen Kortex weitergeleitet
und somit wird die Tinnituswahrnehmung chronisch.
Abbildung 3 (zu 2.8.3.): Tinnitusmodell
nach Rauschecker:
Chronische Tinnituswahrnehmung
aufgrund eines Versagens des
Limbischen Systems. Der Nucleus
accumbens (NAc) und die mit ihm
verbundenen paralimbischen Systeme
im ventromedialen prefrontalen
Kortex (vmPFC) spielen eine wichtige
Rolle in der dauerhaften Habituation
an ein unangenehmes Geräusch. Sie
dienen als eine Art Filter und bilden
eine Rückkopplungsschleife zum
thalamischen Nucleus reticularis
(TRN), welcher die Weiterleitung aus
dem auditorischen Hirnstamm zum
auditorischen Kortex hemmt. Bei
fehlender Rückkopplung des NAc zum
TRN wird das Tinnitussignal dauerhaft
an den auditorischen Kortex geleitet.
(Grafik aus (Rauschecker et al.
2010))
Dieses Tinnitusmodell erklärt allerdings nicht, warum bei vielen Tinnituspatienten
kein Leidensdruck unter dem Ohrgeräusch entsteht. Es bleibt weiter unklar, warum
es zu einem Ausfall dieses Filtermechanismus kommt. Des Weiteren wird die Frage
nicht beantwortet, wie diese Rückkopplungsschleifen entstehen.
2.8.4. Tinnitusmodell nach Weisz:
In dem Tinnitusmodell nach Weisz (Weisz et al. 2007) kommt es aufgrund eines
Ungleichgewichts von exzitatorischen und inhibitorischen Neuronen zu einem
Übermaß an exzitatorischen Neuronen, welches zu einem Tinnitussignal führt.
Dieses Modell beruht auf dem Prinzip der thalamocorticalen Dysrhythmie von Llinas
(Llinas et al. 1999).
Durch einen Schaden der Cochlea, sei es durch ein Lärmtrauma oder anderweitigen
Schaden, kommt es zu einer Deprivation der Eingangsneurone der tonotopen Achse.
In dem Bereich des cochleären Schadens liegt somit eine Hypoaktivität, also ein
verminderter afferenter Eingang vor. Dies führt zu einer Delta-Aktivität in diesem
29
Bereich.
Unter
normalen
Umständen
erhalten
inhibitorische
Neurone
im
auditorischen Kortex eine Stimulation der cochleären Neurone. Die inhibitorischen
Neurone hemmen exzitatorische Neurone, sodass ein Gleichgewicht besteht. Entfällt
nun die inhibitorische Stimulation aufgrund eines Cochleaschadens, führt dies zu
einer verminderten Alpha-Aktivität durch den Wegfall der Hemmung. Gleichzeitig
kommt es zu einem Anstieg der Delta-Aktivität in diesem Bereich. Es entsteht ein
Ungleichgewicht der inhibitorischen und exzitatorischen Neurone im auditorischen
Kortex. Durch den Wegfall der inhibitorischen Neurone kommt es zu einem Übermaß
der exzitatorischen Neurone, was in diesem Bereich zu einer Gamma-Aktivität führt.
Wenn diese Gamma-Aktivität den Grenzwert überschreitet, wird ein Tinnitussignal
wahrgenommen.
Abbildung 4 (zu 2.8.4.): Tinnitusmodell nach Weisz:
Durch einen Schaden der Cochlea kommt es zu einer Deprivation der Eingangsneurone. Dies führt zu
einer Verminderung des afferenten Eingangs der tonotopen Achse in diesem Bereich. Die inhibitorischen
Neurone im auditorischen Kortex erhalten eine geringere Stimulation, was zu einem Verlust der Inhibition
und somit zu einer verminderten Alpha-Aktivität führt. Durch die Hypoaktivität kommt es zu einem
Anstieg der Delta-Aktivität. Es entsteht ein Ungleichgewicht der exzitatorischen und der inhibitorischen
30
Neurone. Durch die Reduktion der inhibitorischen Aktivität, entsteht ein Übermaß der exzitatorischen
Aktivität. Eine Gamma-Aktivität tritt in diesem Bereich auf. Wenn diese Gamma-Aktivität einen Grenzwert
überschreitet, wird ein Tinnitussignal wahrgenommen (Grafik aus (Weisz et al. 2007))
Dieses Modell ist allerdings lediglich ein Erklärungsversuch der Wahrnehmung eines
Tinnitussignals. Es erklärt nicht, weshalb es zu einem Leidensdruck unter dem
Tinnitus kommt.
2.8.5. Das Neurophysiologische Modell (Jastreboff):
Das Neurophysiologische Tinnitusmodell nach Jastreboff (Jastreboff 1990) erklärt die
Tinnitusentstehung als einen dreistufigen Prozess, nämlich der Generierung, der
Entdeckung bzw. Wahrnehmung des Tinnitussignals und schließlich der Bewertung
des Ohrgeräusches.
Zunächst kommt es zu einer Entstehung des Tinnitussignals aufgrund einer
peripheren Schädigung. An dieser peripheren Schädigung kann die Cochlea oder der
Hörnerv beteiligt sein. Spontanaktivitäten entstehen und werden weitergeleitet. In der
zweiten Stufe erfolgt die subkortikale Wahrnehmung dieser Spontanaktivitäten. Das
Tinnitussignal wird „erkannt“ bzw. „dekodiert“. Die Spontanaktivitäten werden als
akustisches Signal wahrgenommen. Nun erfolgt eine Bewertung dieses neuen
Signals durch das limbische System. Wird das Ohrgeräusch negativ assoziiert, z.B.
durch die Angst vor einem Hirntumor oder vor einem Schlaganfall, wird besondere
Aufmerksamkeit auf das Tinnitussignal gelenkt. Die negative Assoziation führt zu
physiologischen Angst- und Anspannungsreaktionen mit Beteiligung des vegetativen
Nervensystems. Eine Habituation an das an sich harmlose Ohrgeräusch ist dann nur
noch schwer möglich.
31
Abbildung 5 (zu 2.8.5.):Schema des neurophysiologischen Tinnitusmodells nach Jastreboff (Jastreboff
1990):
Dreistufiger Prozess. 1. Generierung des Tinnitussignals (periphere Schädigung in der Cochlea). 2.
Subkortikale Wahrnehmung der Spontanaktivitäten aus der Cochlea. 3. Wahrnehmung und Bewertung
(Rückkopplungsschleifen durch Bewertung des limbischen Systems, welche zu Reaktionen des
autonomen Nervensystems führen, dadurch Verstärkung der Tinnituswahrnehmung)
Wenn das Gehirn einen Stimulus einmal negativ assoziiert hat, ist es schwer diese
Assoziation wieder rückgängig zu machen. Man spricht dabei von einem
konditionierten Reflex. Sobald dieser negative Stimulus eintrifft, wird dieser sofort ins
Bewusstsein geleitet. Der Stimulus wird negativ assoziiert, wenn dieser als
bedrohlich oder ärgerlich eingeschätzt wird.
Eine Modifikation des neurophysiologischen Tinnitusmodells nach Jastreboff erfolgte
durch Zenner (Zenner 2006). Dessen Klassifikation unterteilt Tinnitus nach
funktionell-anatomischen Gesichtspunkten. Es lassen sich ein SchallleitungsTinnitus, ein sensorineuraler Tinnitus und ein zentraler Tinnitus unterscheiden. Der
zentrale Tinnitus wird weiter in einen primär-zentralen und in einen sekundärzentralen subklassifiziert. Der Schallleitungs- Tinnitus, auch konduktiver Tinnitus
32
genannt, liegt im Bereich des Schallleitungsapparates. Zugrundeliegende Ursachen
sind dabei z.B. auf dem Trommelfell aufliegende Fremdkörper, Paukenergüsse und
Myoklonien der Mittelohrmuskulatur. Nach dem Modell von Zenner ist der
sensineurale Tinnitus im Bereich des Innenohres lokalisiert (Zenner and Ernst 1993b)
(Zenner and Ernst 1993a).
In dem Modell der Tinnitussensitivierung nach Zenner (Zenner 2006) wird für den
chronischen,
sekundär-zentralisierten
Tinnitus
eine
Überempfindlichkeit
der
Wahrnehmung angenommen. Dabei wird ein pathologisches Signal in der Cochlea
generiert. Wie auch bei Jastreboff spielen ein zentral- neuronales Netzwerk und
emotionale Assoziationen eine fundamentale Rolle bei der pathologischen
Tinnitusverarbeitung. Zenner´s Modell liegt allerdings eine Überempfindlichkeit der
Wahrnehmung zu Grunde, im Gegensatz zu dem Jastreboff´schen Modell, welches
eine Signalhyperaktivität annimmt. Die Überempfindlichkeit ist Folge eines
spezifischen Lernprozesses, des sogenannten Sensitivierungsprozesses. Für eine
Wahrnehmung
werden
Tinnitus-,
wie
auch
exogene
Signale,
aktiv
mit
Vorerfahrungen, sowie mit der Gemütslage verknüpft. Der eingangs primitive auditive
Reiz Tinnitus ruft bei negativer emotionaler Verknüpfung negative affektive Zustände
hervor. Diese Verbindung stößt einen spezifischen Lernprozess an, die sogenannte
Sensitivierung. Die Grundlage dafür ist die Plastizität des Hörgehirns. Der
Lernprozess löst eine lokale kortikale Reorganisation des zentralen Hörsystems aus.
Es kommt zu einer Hyperreaktivität des Gehirns auf den Tinnitus.
Beide Modelle gehen von einer Generierung eines Ohrgeräusches aus, welches für
sich gesehen, nicht pathologisch ist. Erst die negative Assoziation des Reizes durch
einen Lernprozess führt zu dem Leidensdruck unter dem Tinnitus. Zenner vergleicht
dabei den Hauptunterschied zwischen seinem Modell und dem Jastreboff´schen mit
einer einstürzenden Brücke. Während bei dem Hyperaktivitätsmodell des Modells
nach Jastreboff das Fahrzeug zu schwer ist, hat bei dem Modell nach Zenner die
Tragfähigkeit der Brücke nachgelassen (Zenner et al. 2005). Unklar bleibt in beiden
Modellen, welche spezifischen Hirnareale für die Tinnitusverarbeitung zuständig sind.
33
2.8.6. Diskordante Fehlfunktionstheorie nach Jastreboff:
Verschiedene Schädigungen oder Fehlfunktionen der äußeren und inneren
Haarzellen an einem bestimmten Bereich der Basilarmembran der Cochlea führt zu
einer ungleichen Aktivität der Typ I und Typ II Nervenfasern, welche die äußeren und
inneren
Haarzellen
innervieren.
Die
äußeren
Haarzellen,
welche
für
die
Signalintensität verantwortlich sind, werden fast immer stärker geschädigt als die
Inneren. Dieses führt zu einer Enthemmung im Pars dorsalis des Nucleus cochlearis.
Alle klinischen und experimentellen Versuche unterstützen das Postulat, dass
Tinnitus entsteht, wenn die Aktivität der äußeren Haarzellen gestört ist. Die
Schädigung der äußeren Haarzellen kann z.B. durch Aspirin, Chinone, Cisplatin oder
Lärm erfolgen.
Die diskordante Fehlfunktionstheorie postuliert, dass das Tinnitussignal im Innenohr
entsteht, wenn die äußeren Haarzellen stärker geschädigt sind als die inneren
Haarzellen in demselben Teil der Basilarmembran der Cochlea. Diese Schädigung
kann durch starke Lärmbelästigung, durch eine Virusinfektion, durch bestimmte
Medikamente oder durch den Alterungsprozess hervorgerufen werden.
Die inneren Haarzellen leisten die Umwandlung mechanischer Schwingungen in
Nervenimpulse, die an das Gehirn weitergeleitet werden, wo sie dort als Ton
wahrgenommen werden. Man spricht dabei von Transduktion. Die meisten
Nervenfasern, nämlich 95%, sind mit den inneren Haarzellen verbunden und leiten
die elektrischen Impulse an das Gehirn. Die äußeren Haarzellen dagegen dienen als
mechanische Verstärker innerhalb der Cochlea. Sie verbessern die Wahrnehmung
von leisen Tönen, indem sie diese um bis zu 50 dB verstärken können. Je stärker die
externe Lautstärke ansteigt, desto weniger wird das Signal intern verstärkt.
Wenn die Neurone des Nucleus cochlearis dorsalis einen Stimulus von den inneren
Haarzellen erhalten, von den äußeren dagegen nicht, kommt es zu einem
Ungleichgewicht auf dieser Ebene der Hörbahn. Dieses Ungleichgewicht wiederum
führt zu hoch-frequenten Entladungsimpulsen, welche nach Verstärkung innerhalb
der Hörbahn als Tinnitus wahrgenommen wird.
Erhöhte Spontanaktivitäten in Verbindung mit Tinnitus wurden im Nucleus cochlearis
dorsalis (Kaltenbach and Afman 2000) und im Colliculus inferioris des Hirnstamms
(Chen and Jastreboff 1995) (Jastreboff and Sasaki 1986) aufgezeichnet. Des
Weiteren zeigten sich Ausbrüche von Spontanaktivitäten im Colliculus inferioris,
welche mit dem Ausmaß der Tinnituswahrnehmung korrelierten.
34
Die Spontanaktivität und deren Variationen sind ein wichtiger Aspekt in der
Pathophysiologie des Tinnitus. Levi (Levi and Chisin 1987) untersuchte die
Spontanaktivität
auditiver
Neurone.
Er
stellte
die
Frage,
warum
diese
Spontanaktivität unter normalen Umständen nicht wahrnehmbar ist. Er folgerte, dass
ein Schwellenwert im auditiven System existiert, der überschritten werden muss,
damit eine erhöhte Spontanaktivität wahrnehmbar ist. Der Schwellenwert ist dabei
variabel. Er zieht den Schluss, dass in einer sehr schallarmen Umgebung wie der
schalldichten Kabine, dieser Schwellenwert erniedrigt ist und deshalb die
Spontanaktivitäten des Hörnervs wahrgenommen werden können. Eine Vielzahl von
Untersuchungen beschäftigt sich mit Spontanaktivitäten im auditiven System,
insbesondere auch unter pathologischen Bedingungen. Wie bereits aus der
Rheumatherapie bekannt war, entwickelt sich unter hohen Gaben von Salicylaten ein
Tinnitus. Evans (Evans and Borerwe 1982) untersuchte den Effekt dieser Substanz
auf die Spontanaktivität von einzelnen Nervenzellen bei Katzen. Dabei konnten sie
systematische Veränderungen der Spontanaktivität beobachten. Allerdings wird die
Aussagekraft dieses Experiments angezweifelt, da Katzen ein Enzym zur
Metabolisation von Salicylaten fehlt. Jastreboff und Sasaki (Jastreboff and Sasaki
1986)
konnten
das
Vorhandensein
von
Tinnitus
im
Tierversuch
durch
Verhaltensexperimente nachweisen.
Mindestens zwei Mechanismen könnten, entweder unabhängig voneinander oder
zusammen wirkend, die Quelle für die tinnitusbezogenen neuronalen Aktivitäten sein.
Erstens, kann eine zunehmende Verstärkung auf jeglicher Ebene der Hörbahn zu
einem Anstieg der natürlichen Fluktuation der Spontanaktivität führen. Diese
Fluktuationen werden erkannt und als Ton wahrgenommen. Das Experiment von
Heller & Bergmann im Jahre 1953 in der schalldichten Kabine zeigt, dass dies
geschehen kann.
Zweitens, kann eine Quelle für Spontanaktivitäten entstehen, wenn auch nur ein
kleiner lokaler Schaden der äußeren Haarzellen vorliegt. Dieser ist möglicherweise
nicht durch einen Standard Hörtest nachweisbar und auch die Betroffenen selbst
sind sich diesem Schaden nicht bewusst. Dies könnte eine Erklärung für das
Vorhandensein eines Tinnitustons bei normalhörenden Patienten sein, wie es in
unserer Studie der Fall war.
35
Dieses resultierende Ungleichgewicht der neuronalen Aktivität zwischen Typ I und
Typ II Nervenfasern der Hörbahn, verursacht einen Ausbruch von Spontanaktivitäten
auf der Ebene des Nucleus cochlearis dorsalis. Durch eine Verstärkung dieser
hochfrequenten Spontanaktivitäten innerhalb der Hörbahn, kann es zu einer
Tinnituswahrnehmung kommen. Die Cochlea und die Hörbahn sind tonotop
organisiert. Die wahrgenommene Tonhöhe ist von der Lokalisation der Schädigung
abhängig. Wenn verschiedene Teile der Basilarmembran betroffen sind, kann das
Geräusch sehr komplex sein. Jede Schädigung dient als Quelle, die ihren Beitrag zu
dem Geräusch leistet.
Tierversuche zeigen, dass temporärer oder permanenter Hörverlust (äußere
Haarzellenschädigung inbegriffen) zu einem Anstieg der Sensitivität von einem
hohen Prozentsatz der Neurone in der Hörbahn führt (Gerken 1979) (Gerken et al.
1984). Reduzierte Schalleingabe in das auditive System führt zu einer Kompensation
innerhalb der Hörbahn. Es kommt zu einer Verstärkung des verminderten
Schallreizes, sodass dieser wahrgenommen wird.
27 % der Gehörlosen weisen keinen Tinnitus auf (Hazell et al. 1995). Bei dieser
Gruppe könnten beide Haarzelltypen geschädigt sein. Da die inneren und die
äußeren Haarzellen geschädigt sind, ist das daraus resultierende Ungleichgewicht
kleiner als wenn ein Zelltyp noch funktioniert.
2.8.7. Tinnitus in bildgebenden Verfahren:
Das Ziel der funktionellen bildgebenden Verfahren ist die räumliche und zeitliche
Darstellung der Gehirnaktivität. Dies kann beispielsweise mittels funktionellen MRT
(Magnetresonanztomographie)
oder
PET
(Positronenemissionstomographie)
erfolgen. Aus der Messung der Durchblutung oder des Stoffwechsels wird auf die
neuronale Aktivität geschlossen.
Die PET nutz dabei radioaktiv markierte Tracer, um das Durchblutungs- und
Stoffwechselverhalten
darzustellen.
Bei
der
funktionellen
Magnetresonanztomographie wird der regionale Blutfluss durch das unterschiedliche
Verhalten von desoxygeniertem und oxygeniertem Hämoglobin bildlich dargestellt.
Grundlage dabei ist der BOLD-Effekt (blood oxygen level dependant). Die Vorteile
36
der fMRT im Vergleich zur PET sind die bessere räumliche Auflösung, sodass die
genaue Bestimmung eines aktivierten anatomischen Areals möglich ist. Des
Weiteren werden die Patienten bei der funktionellen Magnetresonanztomographie
keiner Strahlung ausgesetzt.
Mirz et al. (Mirz et al. 2000) untersuchten die Verarbeitung von auditiven aversiven
Stimuli mittels PET. Dabei wurden die kortikalen Aktivierungsmuster bei aversiven
akustischen Reizen mit der Aktivierung bei Tinnitus verglichen.
Mirz
et
al.
vermuteten
ähnliche
neuronale
Mechanismen
bei
der
Tinnituswahrnehmung und der Verarbeitung von aversiven Geräuschen. Zur
Überprüfung dieser Hypothese wurden den Probanden in einem PET-Experiment
aversive Stimuli, deren Geräuschcharakteristika einem Tinnitus ähnlich waren,
dargeboten. Dabei ergaben sich Aktivitäten bilateral in der primären und sekundären
Hörrinde, sowie in dorsolateralen frontalen Aufmerksamkeitsarealen, sowie in
Strukturen des limbischen Systems. Insgesamt zeigte sich eine ganz ähnliche
Aktivität wie sie bei der Tinnituswahrnehmung erwartet werden könnte.
Den 12 gesunden Probanden ohne Tinnitus wurden aversive Geräusche vorgespielt.
Zuvor wurden anderen Probanden 20 verschiedene unangenehme Geräusche
vorgespielt, welche diese dann auf einer visuellen Analogskala bewerteten, wie
unangenehm bzw. wie störend dieses Geräusch ist. Die vier Geräusche, welche die
größte Abneigung hervorriefen, wurden für die Studie verwendet.
Aufgrund eines Tinnitus-ähnlichen Stimulus wird die Hörrinde aktiviert, wodurch die
Aufmerksamkeit durch die präfrontalen Gebiete darauf gelenkt wird. Dann erfolgt
eine emotionale Antwort auf das unangenehme Geräusch durch die Aktivierung des
limbischen Systems. Da es sich in der Studie um einen aversiven Stimulus handelt,
vermuten Mirz et al. eine ähnliche Verarbeitung wie bei der Tinnituswahrnehmung.
Mirz et al. vermuten einen Zusammenhang des sekundären auditorischen Kortex,
des dorsolateralen praefrontalen Kortex und dem limbischen System bei der
Tinnituswahrnehmung.
Wunderlich et al. (Wunderlich et al. 2010) führten ebenfalls eine funktionelle MRTStudie zur Untersuchung der Tinnitusverarbeitung durch. Tinnituspatienten und
Kontrollprobanden wurden dabei auditiven Stimuli ausgesetzt und gebeten dabei auf
Tonhöhenunterschiede zu achten.
37
In dieser Studie wurden 6 Tinnituspatienten und 6 Kontrollprobanden untersucht.
Ihnen wurden binaural drei verschiedene Frequenzen mit 5 Pieptönen/Sekunde in
einem Blockdesign vorgespielt. Diese Tonhöhen lagen bei 3000 Hz und jeweils +2%
(3060 Hz) und -2% (2940 Hz). Die Patienten wurden gebeten, bei jedem
Frequenzunterschied, den sie bemerkten, einen Knopf zu betätigen. In einem
zweiten Durchlauf lagen die Frequenzen bei 3000 Hz und jeweils +20% (3600 Hz)
und -20% (2400 Hz). Während die 2%-Unterschiede für einen untrainierten
Probanden schwierig zu unterscheiden waren, wurden die 20%-Unterschiede leicht
detektiert. Bei den Tinnituspatienten wurde noch ein dritter Durchlauf untersucht.
Dabei lagen die Frequenzen in Höhe des individuellen Tinnitustones. Auch hier
wurden Frequenzen +20% und -20% präsentiert. Lag der individuelle Tinnituston z.B.
bei 6000 Hz, so wurden ebenfalls Frequenzen von 4800 Hz und 7200 Hz
dargeboten.
In der Kontrollgruppe wurden Aktivitäten in der vorderen Insula der rechten
Hemisphäre, wogegen sich in Tinnituspatienten Aktivitäten im Gyrus frontalis media,
im Putamen und in der Insula der linken Hemisphäre ergaben.
In der Tinnitusgruppe wurden verstärkte Aktivitäten im Bereich des dorsolateralen
praefrontalen Kortex gefunden (Brodmann Areale 6, 9 und 46) im Vergleich zur
Kontrollgruppe. Dieses Ergebnis wurde dahingehend interpretiert, dass bei
Tinnituspatienten
eine
erhöhte
Aufmerksamkeitsleistung
zur
Tonhöhenunterscheidung nötig ist. Diese Aktivität könnte im Zusammenhang mit der
Tinnituswahrnehmung stehen.
Des Weiteren ergaben sich in der Studie von Wunderlich et al. Aktivitäten im
sekundären auditorischen Kortex in der Kontrollgruppe und in der Tinnitusgruppe. Da
die Probanden gebeten wurden auf Tonhöhenunterschiede zu achten, könnte dies
eine erhöhte Aufmerksamkeit auf die Töne gelenkt haben, sodass eine Adaptation
ausblieb, sodass die Aktivitäten weiterhin nachgewiesen werden konnten.
In dem bislang unveröffentlichten Konditionierungsversuch von Krick et al. (Krick
2010) wurde ein neutraler Ton mit negativen Emotionen verknüpft. In der emotion
condition phase (CP) wurden ein neutraler Ton und Bilder von abstoßendem Inhalt
dargeboten. Die Bilder stammen aus dem International Affective Picture System und
lösen definierte negative Emotionen aus (Lang et al. 2005). Es ließ sich eine
verstärkte Aktivität in der Amygdala, in Teilen des Temporallappens und in der Insula
38
anterior feststellen. In der Retraining Phase wurde dann derselbe neutrale Ton
zusammen mit Bildern von ansprechendem Inhalt dargeboten. Die vorherige
Konditionierung wurde rückgängig gemacht. Die zuvor verstärkte Aktivität zeigte sich
nun nicht mehr. In dem Experiment konnte gezeigt werden, dass die Aktivität, welche
durch visuell evozierte negative Emotionen erzeugt wurde, durch das Austauschen
der Bilder reversibel ist. Durch die Konditionierung des neutralen Tons mit negativen
Emotionen wurde ein akuter Tinnitus-ähnlicher Zustand hergestellt. Die AmygdalaBeteiligung zeigte sich auch in anderen Experimenten, welche einen akuten Tinnitus
hervorriefen (Wallhausser-Franke et al. 2003).
2.9.
Fragestellung:
Bisher wurde von mehreren Forschungsgruppen versucht, tinnitusverarbeitende
Gehirnregionen abzubilden. In diesen Studien war es allerdings methodisch nicht
möglich zwischen tinnitusperzeptierenden Hirnregionen und Gehirnarealen, welche
Aktivitäten aufgrund von negativen Reaktionen auf das Ohrgeräusch zeigen, zu
unterscheiden. Das Ziel unserer Arbeit war es ein Studiendesign zu erstellen,
welches diese Unterscheidungen möglich macht.
Die vorliegende Studie wurde unter der Annahme durchgeführt, dass die
Tinnitusmanifestation einer Art konditionierten Reflex unterliegt. Durch die externe
Stimulation mit dem individuell rekonstruierten Tinnituston wird die tinnitusbezogene
Reaktion im Sinne der Auslösung des im Jastreboff´schen Modell beschriebenen
Reflex erwartet. Durch eine große Ähnlichkeit eines individuell rekonstruierten
Tinnitustons zu dem eigenen Ohrgeräusch eines Tinnituspatienten, welchen wir mit
diesem rekonstruierten Ton stimulierten, erwarten wir eine Verstärkung der Reaktion
auf das eigene Ohrgeräusch. Die Nachbildung des individuellen Tinnitustons erfolgte
auf der Grundlage der von Norena et al. beschriebenen Tinnitusrekonstruktion
(Norena et al. 2002). Diese wurde in Voruntersuchungen so weit perfektioniert, dass
eine nahezu identische Kopie des Tinnitustons erzeugt werden konnte. Es ist das
Ziel unserer Studie darzustellen, in welchen Gehirnregionen die negativen
Reaktionen auf das Tinnitussignal entstehen und somit die Belastung unter dem
Tinnitus auftritt. Abzugrenzen davon sind die Gehirnregionen, in welchen lediglich die
Perzeption des Ohrgeräusches als Sinneseindruck erfolgt.
39
Um die Verarbeitung eines Tinnitustons zu untersuchen, machten wir uns das Prinzip
der Reizgeneralisierung zu nutze. Dieses Prinzip ist aus der Pawlow´schen
Konditionierung bekannt. Ein Reiz führt über eine Konditionierung zu einer
bestimmten Reaktion. Die Reizgeneralisierung beschreibt, dass ebenfalls ein dem
ursprünglichen Reiz ähnlicher Stimulus zu derselben Reaktion führt (Dunsmoor et al.
2009). Wenn z.B. ein Kind Angst vor einem Arzt hat, kann im Sinne einer
Reizgeneralisierung ebenfalls ein weißer Kittel anderer Berufsgruppen zu einer
Angstreaktion führen. Auch ein rekonstruierter Tinnituston könnte daher eine
emotionale Reaktion auslösen. Wir erwarten, dass nach Stimulation mit einem
rekonstruierten Tinnituston mehr Gehirnareale Aktivitäten aufweisen als nach
Stimulation mit einem Vergleichston. Dieser Vergleichston weist ähnliche akustische
Eigenschaften auf, ist jedoch in Folge einer Verschiebung in den tieferfrequenten
Bereich nicht mehr als der ursprüngliche Tinnituston zu erkennen. Bildet man nun die
Differenz zwischen den Aktivitäten nach Stimulation mit dem Tinnituston und den
Aktivitäten nach Präsentation des Vergleichstons, so fallen diejenigen Anteile der
Aktivitäten heraus, die lediglich durch die akustische Stimulation erzeugt werden und
es bleiben „tinnitusspezifische“ Anteile zurück. Korreliert man diese resultierenden
Gehirnareale dann mit der Belastung unter dem Tinnitus, welche wir mit Hilfe von
Fragebögen evaluiert haben, dann weist dies auf die Gehirnareale hin, die an der
Belastung unter dem Tinnitus beteiligt sind.
Das neurophysiologische Tinnitusmodell nach Jastreboff (Jastreboff 1990, 1995)
beschreibt die Belastung unter dem Tinnitus als einen negativen konditionierten
Reflex auf das wahrgenommene Ohrgeräusch. Dieses Postulat wurde auch von
anderen unterstützt, z.B. Wilson et al. (Wilson 2006).
Um die oben genannten Annahmen zu bestätigen, führten wir eine funktionelle MRTStudie durch. Zunächst wurde der individuelle Tinnituston jedes tinnitusbetroffenen
Probanden exakt rekonstruiert. Zusätzlich wurde dieser Ton um 1,5 Oktaven in
niedrigere Frequenzen verschoben, dieser diente als Vergleichston. Während der
MRT-Untersuchung wurden den tinnitusbetroffenen Probanden der rekonstruierte
Tinnituston und der Vergleichston präsentiert. Diese Kontrastunterschiede der
Aktivitäten der einzelnen Stimuli wurden mit der Belastung unter dem Tinnitus,
welche anhand von Fragebögen ermittelt wurde, korreliert. Außerdem erfolgten
Korrelationen mit den psychoakustischen Parametern Lautstärke des Tinnitus,
40
mittlerer Hörverlust und Unbehaglichkeitsschwelle. Die Kontrollgruppe wurde einem
Standardtinnituston, welcher von einem hochbelasteten Tinnituspatienten stammte,
sowie ebenfalls einem im Frequenzspektrum verschobenem Vergleichston exponiert.
Des Weiteren
erfolgte
eine
Stimulation mit
Vogelgezwitscher als
positive
Kontrollbedingung sowie mit Stille als negative Kontrollkondition.
In unserer Studie liegen die folgenden Variablen vor:
•
Art
der
Stimulation:
rekonstruierter
Tinnituston,
Vergleichston,
Vogelgezwitscher als alternativer Ton und Stille (keine Stimulation)
•
Art der Gehirnareale: Tinnitus perzeptierende Areale und Areale, welche mit
negativen Reaktionen auf den Tinnitus assoziiert sind
•
Probandengruppen:
Tinnitusgruppe
(Tinnitusbetroffene
Probanden),
Kontrollgruppe ohne Tinnitus
Wir erwarten Aktivitäten in den folgenden Gehirnarealen:
1.: Kontrastberechnung des rekonstruierten Tinnitustons gegen Stille berechnet für
alle eingeschlossenen Probanden (n=51)
Wir erwarten Aktivitäten in den auditorischen Arealen des Gehirns, welche die
Stimulation mit dem Frequenzspektrum und der Intensität des rekonstruierten
Tinnitustons wiederspiegeln. Diese Aktivitäten sollten mit den psychoakustischen
Parametern
(Lautstärke
des
Tinnitus,
mittlerer
Hörverlust
und
Unbehaglichkeitsschwelle) korrelieren. Es könnte eine Korrelation mit der Schwere
der
Belastung
unter
dem
Tinnitus
(ermittelt
durch
Tinnitus-
Beeinträchtigungsfragebogen) bestehen, jedoch ist diese nach dem Jastreboff´schen
Modell eher nicht zu erwarten.
Die Aktivitäten nach Reizung mit dem rekonstruierten Tinnituston könnten stärker
ausgeprägt sein als nach der Stimulation mit einem Vergleichston. Ursächlich dafür
wäre die negative Bewertung des Tinnitustons. Die Aktivitäten des limbischen
Systems könnten die Reizweiterleitung im auditorischen System beeinflussen.
Des Weiteren könnten Aktivitäten in den Gehirnregionen bestehen, welche an den
negativen Reaktionen, ausgelöst durch den Tinnitus, beteiligt sind. Wir erwarten,
dass diese Aktivitäten nicht mit den psychoakustischen Parametern (Lautstärke des
Tinnitus, mittlerer Hörverlust und Unbehaglichkeitsschwelle) korrelieren, dafür aber
mit der Belastung unter dem Tinnitus.
41
2.: Kontrastberechnung des Vergleichstons gegen Stille berechnet für alle
eingeschlossenen Probanden (n=51)
Wir erwarten Aktivitäten in den auditorischen Arealen des Gehirns, welche die
Stimulation mit dem Frequenzspektrum und der Intensität des Vergleichstons
wiederspiegelt.
Wir halten es für wahrscheinlich, dass die Aktivitäten insgesamt schwächer sind als
bei der Stimulation mit dem rekonstruierten Tinnituston aufgrund des Prinzips der
Reizgeneralisierung. Der Vergleichston hat eine geringere negative Assoziation im
Vergleich zum rekonstruierten Tinnituston.
Wir vermuten, dass die Aktivitäten in den Gehirnregionen, welche an der negativen
Reaktion auf einen Tinnitus beteiligt sind, deutlich geringer ausfallen bzw. gar keine
auftreten (Prinzip der Reizgeneralisierung).
3.: Kontrastberechnung zwischen rekonstruierter Tinnituston und Vergleichston
korreliert
mit
der
Tinnitusbelastung
(ermittelt
durch
Fragebögen)
für
die
Tinnitusgruppe
Wir erwarten Aktivitäten, welche im Zusammenhang mit der Belastung unter dem
Tinnitus stehen. Wir vermuten Aktivitäten in Teilen des limbischen Systems, welches
an emotionalen Reaktionen beteiligt ist. Wir halten es für wahrscheinlich, dass diese
Aktivitäten mit der Belastung unter dem Tinnitus korrelieren. Die Belastung wird
dabei
mittels
Tinnitusfragebögen
(Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen
und
Tinnitus-Fragebogen) ermittelt.
Wir vermuten keine Korrelation der Aktivitäten von Gehirnarealen, welche an der
Belastung unter dem Tinnituston beteiligt sind, mit Depressivität (ermittelt durch den
Beck-Depressions-Inventar) oder mit allgemeiner psychischer Belastung (ermittelt
durch die Symptomencheckliste).
Wir erwarten keine Korrelationen der Aktivitäten von Gehirnarealen, welche an der
Belastung unter einem Tinnituston beteiligt sind, mit den psychoakustischen
Parametern
Lautstärke
des
Tinnitus,
mittlerer
Hörverlust
und
Unbehaglichkeitsschwelle.
4.: Kontrastberechnung des Vogelgezwitscher und Stille berechnet für alle
eingeschlossenen Probanden (n=51)
42
Es sollten ähnliche Aktivitäten in den auditorischen Arealen des Gehirns der Tinnitusund in der Kontrollgruppe bestehen.
Wir erwarten keine Aktivitäten in den Gehirnregionen, welche durch die negative
Reaktion auf den rekonstruierten Tinnitus stimuliert werden.
43
3 Probanden und Methode
3.1. Einschlusskriterien:
Das Ohrgeräusch der Tinnitusbetroffenen muss seit mindestens sechs Monaten
vorliegen, da ab diesem Zeitraum der Tinnitus als chronisch gilt. Es wurden
Tinnitusbetroffene für die Studie rekrutiert, welche zuvor nicht behandelt wurden.
Zunächst erfolgte eine Stimulation mit Vogelgezwitscher. Nur Probanden, in welchen
eine ausreichende Aktivität in den auditorischen Regionen vorlag, wurden in die
Studie eingeschlossen. 10 Probanden der initial 61 Probanden wurden daher nicht
eingeschlossen. Es blieben 51 Probanden übrig. 31 Tinnitusbetroffene
und 20
Probanden als Kontrollgruppe ohne Tinnitus wurden in die Studie eingeschlossen.
3.2. Ausschlusskriterien:
Zunächst
wurde
rekonstruiert.
der
Dabei
Tinnituston
wurden
die
der
Tinnitusbetroffenen
Probanden
gebeten,
die
möglichst
Ähnlichkeit
exakt
des
rekonstruierten Tinnitustons mit Hilfe einer visuellen Analogskala zu bewerten. Auf
dieser visuellen Analogskala bedeuten 10 Punkte eine starke Ähnlichkeit des
rekonstruierten Tinnitustons mit dem eigenen Tinnituston, 0 Punkte dagegen keine
Ähnlichkeit. Eine genauere Beschreibung der
Tinnitusrekonstruktion und der
visuellen Analogskala erfolgen in dem Kapitel „Tinnitusrekonstruktion“. Die TinnitusRekonstruktion gilt als nicht erfolgreich, wenn die
Ähnlichkeit bei weniger als 8
Punkten liegt. Diese Probanden werden für die Studie nicht zugelassen. Des
Weiteren
gelten
die
allgemeinen
MRT-Sicherheitsregeln.
Probanden
mit
Metallgegenständen im Körper, wie z.B. Herzschrittmacher oder metallische
Endoprothesen werden ebenso ausgeschlossen wie Patienten mit Klaustrophobie.
Außerdem werden Patienten mit schwereren Krankheiten (kardiale, neurologische
oder psychiatrische), welche medikamentös behandelt werden, ausgeschlossen,
genauso Operationen am Kopf oder am Herzen. Patienten mit Erkrankungen des
Mittelohres in der Vorgeschichte oder einer bestehenden Hyperakusis werden
ebenfalls nicht in die Studie einbezogen.
44
3.3. Tinnitus-Rekonstruktion:
Hirnareale, welche an der negativen Reaktion auf ein Tinnitussignal beteiligt sind,
sollen untersucht werden. Die Grundlage dafür ist die Hypothese, dass ein möglichst
genau rekonstruierter Tinnituston der Tinnitusbetroffenen zusätzlich zur auditorischen
Perzeption Gehirnareale aktiviert, welche an der negativen Reaktion auf den
Tinnituston beteiligt sind. Ein alternativer Ton würde eine geringere Reaktion
auslösen. Somit könnte zwischen Gehirnarealen unterschieden werden, welche an
der Perzeption eines Tons und welche an dem Leidensdruck unter einem Tinnitus
involviert sind.
Daher ist es besonders wichtig, den Tinnituston der Tinnitusbetroffenen exakt zu
rekonstruieren. In unserer Studie basiert die Tinnitus-Rekonstruktion auf der
heuristischen Methode von Norena et al. (Norena et al. 2002), welcher das
psychoakustische Tinnitusspektrum gemessen hat. Im Vorfeld unserer Studie wurden
bereits Experimente zur optimalen Tinnitusrekonstruktion durchgeführt.
Die nun
folgende Art der Tinnitusrekonstruktion (Wiebelt 2009) wurde in unserer Studie
durchgeführt:
Dem Patienten werden dabei die 11 Reintöne der Standardfrequenzen des
Audiometers vorgespielt. Die Frequenzen (in dB HL), die dem Patienten dargeboten
werden, liegen bei 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 1,5 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, 6
kHz, 8 kHz und 10 kHz. Die Frequenzpräsentation erfolgt in einer einmalig zufällig
ausgewählten Reihenfolge in drei Blöcken. Diese Reihenfolge ist festgelegt und für
jeden Patienten gleich. Jede Frequenz wird somit dreimal in einer Reihenfolge
wiederholt, die vom Patienten nicht abgeschätzt werden kann. In einem ersten Schritt
werden die einzelnen Stimuli der jeweiligen Frequenzen in 1 dB- Schritten erhöht bis
die Lautstärke des präsentierten Tons der individuellen Tinnitus- Lautstärke des
Tinnitusbetroffenen entsprechen. Der Patient wird gebeten, anzugeben, wann der
externe Ton genauso laut ist wie sein eigener Tinnitus. Somit kann die TinnitusLautstärke bis auf 1 dB genau gemessen werden. In einem zweiten Schritt wird der
Tinnitusbetroffene gebeten, zu bewerten, wie ähnlich der externe Ton seinem
Tinnitus auf einer visuellen Analogskala ist. Diese visuelle Analogskala ist dabei ein
Rechteck von 10 cm Länge mit einem fließenden Farbumschlag von weiß zu
schwarz. Die visuelle Analogskala der Tinnitusähnlichkeitsbewertung ist der
bekannten visuellen Analogskala der Schmerzbewertung ähnlich. Der weiße Bereich
45
bedeutet dabei, dass der Ton gar nicht ähnlich ist und der schwarze Bereich
bedeutet, dass der Ton dem subjektiven Tinnitus sehr ähnlich ist. Die Grautöne
dazwischen sind abgestuft, sodass der Patient anzeigen kann, wie ähnlich er den
Ton
empfindet.
Auf
der
Rückseite
der
visuellen
Analogskala,
kann
der
Untersuchende ablesen, wie ähnlich der Ton auf einer Skala von 1 – 10 ist.
1
bedeutet dabei, dass der Ton nicht ähnlich ist und 10 bedeutet, dass der Ton sehr
ähnlich ist.
Zunächst wurde die Ähnlichkeit der einzelnen dargebotenen Reintöne zu dem
eigenen Tinnituston, ermittelt durch die visuelle Analogskala, bewertet. Im einem
nächsten Schritt wurden die Amplituden dieser Komponenten des Spektrums in die
Formel Amplitude(x)= 20 log (4x/410) eingesetzt. In dieser Formel stellt die Variable x
dabei den Wert der visuellen Analogskala dar, welcher besagt, wie stark
die
jeweilige Frequenz an dem individuellen Tinnitus beteiligt ist. Im nächsten Schritt
wurde der Höchstwert der Ähnlichkeit im dargebotenen Tonspektrum ins Verhältnis
gesetzt mit dem gewünschten Schalldruckpegel (55 dB SL). Die anderen
Komponenten des Tonspektrums (weitere ähnliche Töne) wurden dann ins Verhältnis
zu diesem höchsten Peak des Tonspektrums gesetzt. Schließlich wurde der
berechnete Tinnituston dem Patienten vorgespielt. Dieser wurde nach den Angaben
des Tinnitusbetroffenen geändert bis eine bestmögliche Ähnlichkeit der Tonhöhe
erzielt wurde. Diese Modifikation erfolgte auf der Ebene des angegebenen
Tonspektrums
des
rekonstruierten
Tinnitustons.
Wurde
durch
den
Tinnitusbetroffenen eine Verbesserung der Ähnlichkeit des rekonstruierten Tinnitus
erzielt, wurde dieser akzeptiert. Kam es dagegen zu keiner Besserung der
Ähnlichkeit, wurde die Veränderung rückgängig gemacht und ein erneuter Versuch
mittels veränderten Spektrumskomponenten durchgeführt bis es zu keiner weiteren
Verbesserung der Ähnlichkeit des rekonstruierten Tinnitustons zu dem eigenen
Tinnitus kam.
Um die Lautstärke des Tinnitus anzupassen, wurde zunächst die Frequenz bestimmt,
welche die stärkste Ähnlichkeit der Tonhöhe in Schritt zwei aufwies. In Schritt eins
wurden die Tinnitusbetroffenen gebeten, die Ähnlichkeit der Lautstärke für die
einzelnen Frequenzen anzugeben. Die angegebene Lautstärke in db HL der
ähnlichsten Tonhöhe wurde in dB SL konvertiert und für den rekonstruierten
Tinnituston verwendet.
46
Mit Hilfe dieser Tinnitus-Rekonstruktion ist es uns in den meisten Fällen möglich
gewesen, einen tonalen Tinnituston zu erzeugen. Dieser errechnete Ton wurde dem
Patienten anschließend präsentiert, welcher dann wiederum auf der visuellen
Analogskala angab, wie ähnlich dieser Ton seinem Tinnitus war. Wir akzeptierten
rekonstruierte Töne, die mit einer Ähnlichkeit von mindestens 8 auf der visuellen
Analogskala
angegeben
wurden.
Das
Tinnitus-Spektrum
für
die
Tinnitus-
Rekonstruktion basiert auf der Arbeit von Norena et al. (Norena et al. 2002).
Der Vergleichston wird 1,5 Oktaven tiefer als der rekonstruierte Tinnituston gewählt.
Auch dieser Vergleichston wird dem Probanden vorgespielt. Die Ähnlichkeit zu
seinem Ohrgeräusch sollte dabei unter 5 auf der visuellen Analogskala liegen.
Dadurch ist gewährleistet, dass zwischen dem Vergleichston, das heißt dem NichtTinnituston und dem rekonstruierten Tinnituston keine Ähnlichkeit besteht. Somit sind
deutliche Unterschiede in der Verarbeitung dieser beiden Töne dahingehend zu
erwarten, dass zwar eine ähnliche auditive Perzeption erfolgt, die tinnitusspezifische
Anregung jedoch nur durch den Tinnituston erfolgt.
In
der
Kontrollgruppe
wird
ein
Standardtinnituston,
welcher
von
einem
hochbelasteten Tinnituspatienten stammt, verwendet. Die Belastung liegt bei diesem
Patienten bei Grad IV nach dem Tinnitus-Fragebogen (TF) von Goebel und Hiller.
Der Patient, von dem dieser Standardtinnituston stammt, wird nicht in die Studie
eingeschlossen. Der Vergleichston in der Kontrollgruppe wird ebenfalls um 1,5
Oktaven abweichend gewählt.
Die Konvertierung des rekonstruierten Tinnitustons und des Vergleichstons von der
Anlage des Audiometers zu der PC-basierten Tonanlage des funktionellen MRTs
wird in dem Kapitel „Akustische Reizung“ beschrieben.
3.4. Versuchsbeschreibung:
Das Ziel unserer Studie ist die Darstellung der Gehirnareale, welche an der
negativen Reaktion auf eine Tinnituswahrnehmung, beteiligt sind. Diese gilt es von
den Gehirnarealen abzugrenzen, welche mit der Perzeption des Tinnitussignals
betraut sind. Es erfolgt die Stimulation mit einem möglichst exakt rekonstruierten
47
Tinnituston im Vergleich zu einem Vergleichston sowie die Korrelation mit der
Belastung
unter
dem
Tinnitus
(ermittelt
durch
Fragebögen).
Durch
die
Kontrastberechnung des rekonstruierten Tinnitustons mit dem Vergleichston
erwarten wir, dass Aktivitäten in Gehirnarealen ermittelt werden, welche an der
negativen
Reaktion
auf
den
Tinnituston
beteiligt
sind.
Diese
alleinige
Kontrastberechnung wäre allerdings nicht ausreichend, da es sich möglicherweise
lediglich um den Unterschied auf zwei verschiedene Stimuli handelt. Ebenso wäre
eine alleinige Korrelation der Aktivitäten des rekonstruierten Tinnitustons mit der
Belastung unter dem Tinnitus nicht ausreichend, da es sich lediglich um eine stärkere
Perzeption eines Tinnitus ähnlichen Tons handeln könnte. Die Kombination dagegen,
nämlich
die
Kontrastberechnung
des
rekonstruierten
Tinnitustons
mit
dem
Vergleichston und anschließender Korrelation mit der Belastung unter dem Tinnitus,
würde die Darstellung der Gehirnareale ermöglichen, welche an der negativen
Reaktion auf Tinnitus assoziiert sind.
3.4.1. Probanden:
In unserer Studie werden zwei Probandengruppen untersucht und miteinander
verglichen. Es handelt sich dabei um eine Gruppe mit Tinnitusbetroffenen und eine
Kontrollgruppe ohne Tinnitus. Die Tinnitusgruppe beinhaltet 31 unter Tinnitus
leidende Probanden. Die Altersverteilung liegt dabei zwischen 22 und 68 Jahren. Es
handelt sich um 9 weibliche und um 22 männliche Probanden.
Die Kontrollprobanden werden bezüglich des Alters und der Hörstörung passend
ausgesucht. Es handelt sich dabei um Probanden ohne Tinnituswahrnehmung. 20
Probanden werden dabei in die Kontrollgruppe eingeschlossen, davon sind 9
weiblich und 11 männlich. Die Altersverteilung in der Kontrollgruppe liegt zwischen
24 und 64 Jahren.
Alle Probanden wurden zuvor durch Zeitungsanzeigen in Frankfurt und in Homburg
angeworben. Sie werden über die Studie aufgeklärt und unterzeichnen eine
Einwilligungserklärung. Die Studie wurde durch die Ethikkommision der Ärztekammer
des Saarlands bewilligt.
Eine genauere Probandenbeschreibung erfolgt im Ergebnisteil.
48
3.4.2. Psychometrische Untersuchungen:
Um den Leidensdruck der Tinnitusbetroffenen einschätzen zu können, werden sie
gebeten, verschiedene Fragebögen auszufüllen. Wir verwenden dafür den TinnitusFragebogen (TF) nach Gerhard Goebel und Wolfgang Hiller (Hiller and Goebel
2006), den Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen (TBF-12) (Gortelmeyer et al.
2011) und den BDI- Fragebogen nach Aron T. Beck (Beck et al. 1961). Mit Hilfe
dieser Fragebögen kann die Belastung unter dem Tinnitus erfasst werden. Mit Hilfe
der Symptomencheckliste (SCL-90-R) nach L. R. Derogatis werden das allgemeine
Befinden und die globale psychische und somatische Beeinträchtigung ermittelt.
Alle Fragebögen sind evaluiert und standardisiert.
3.4.3. Audiologische Untersuchungen:
Zunächst erfolgen audiologische Untersuchungen mittels Tonaudiogramm und
Tympanogramm. Die Durchführung erfolgt mit einem Standardaudiogramm (Auritec
AT 900 Computer Audiometer)
und DT48 Kopfhörern (Bayerdynamics) über die
Frequenzen 125 Hz bis 10 000 Hz. Die Audiometrie erfolgt jeweils vor und im
Anschluss
an
die
fMRT-Untersuchung.
Für
die
Untersuchung
der
Unbehaglichkeitsschwelle (LDL: Loudness Discomfort Level) werden dieselben
Reintöne und Frequenzen verwendet wie für die Audiometrie. Die Reintöne werden 1
dB-Schritten erhöht bis der Proband angibt, dass die Unbehaglichkeitsschwelle
erreicht ist.
49
3.5. fMRT- Messungen:
Durch funktionelle MRT-Aufnahmen ist es möglich, Stoffwechselvorgänge, die
aufgrund von Gehirnaktivität entstehen, sichtbar zu machen.
Eine fMRT-Untersuchung läuft in drei Phasen ab.
1. Prescan: durch einen kurzen Scan von 8 Sekunden Länge wird die korrekte
Lagerung des Patienten geprüft. Anhand des Prescan wird die weitere MRTAufnahme ausgerichtet.
2. fMRT-Scan:
die
stoffwechselbedingten
Unterschiede
werden
im
zu
untersuchenden Gewebe mittels BOLD-Effekt registriert. Der Patient bekommt
das zuvor festgelegte Paradigma mit den 4 Reizen (rekonstruierter Tinnituston
bzw.
Standardtinnituston,
Vergleichston,
Vogelgezwitscher
und
Stille)
vorgespielt. Der fMRT-Scan dauert insgesamt 26 Minuten. Während dieser
Zeit sollte der Proband entspannt liegen.
3. Anatomie-Scan: ein räumlich hochauflösender Scan (T1- und T2-Wichtung),
um die Anatomie des zu untersuchenden Bereichs detailgetreu darstellen zu
können, wird durchgeführt.
Die funktionelle Magnetresonanztomographie nutzt den BOLD-Effekt (Blood Oxygen
Level Dependency) zur Darstellung von lokalen Änderungen der Gehirnaktivität.
Hämoglobin in den Erythrozyten weist magnetische Eigenschaften auf. Durch die
Oxygenierung bzw. Desoxygenierung des Hämoglobins ändern sich diese, welche
durch das BOLD-Signal kernspintomographisch erfasst werden können. Das Blut
selbst, genauer noch der Oxygenierungsgrad des Blutes, kann als intravaskuläres
Kontrastmittel genutzt werden. Wichtige Kennwerte sind hierbei die Konzentrationen
von Oxyhämoglobin und Desoxyhämoglobin. Die magnetische Suszeptibilität von
Oxyhämoglobin liegt nahe der des biologischen Gewebes, während die von
Desoxyhämoglobin um ca. 0,08 ppm höher ist. Desoxyhämoglobin verhält sich
demzufolge
wie
ein
kleiner
Stabmagnet,
der
im
magnetischen
Feld
zu
Suszetibilitätsartefakten und damit zu Signalabnahmen führt (Jäncke 2005).
Mittels BOLD-Signals ist es möglich bis auf Milimeterbereiche genau begrenzte
Aktivitätsschwankungen des Gehirns zu messen. Diese Aktivitätsschwankungen
gehen mit der Verarbeitung sensorischer Informationen oder mentaler Aktivität
einher.
50
Steigt die elektrochemische Aktivität der Gehirnzellen eines Hirnareals an, so steigt
auch ihr Bedarf an Sauerstoff und Glukose. Es kommt zu Änderungen des
Blutflusses, der vorhandenen Blutmenge sowie der Sauerstoffsättigung des Blutes.
Die aktivierten Areale reagieren mit einer überproportionalen Erhöhung des
Blutflusses. Dadurch erhöht sich die Konzentration von oxygeniertem relativ zu
desoxygeniertem Hämoglobin. Als Folge verändert sich das lokale Magnetfeld bzw.
die T2*-Relaxationszeit, die sich bei der Verwendung geeigneter MRT-Sequenzen im
BOLD-Signal
widerspiegeln.
Funktionelle
MRT-Aufnahme
stellen
Durchblutungsveränderungen dar, durch diese kann auf Stoffwechselvorgänge
geschlossen werden (Jäncke 2005).
Durch das Präsentieren verschiedener Töne kann die kortikale Verarbeitung dieser
akustischen Signale miteinander verglichen werden. In unserem Versuch werden den
Probanden vier verschiedene akustische Signale vorgespielt. Aufnahmen von zwei
unterschiedlichen Tönen, wie z.B. dem rekonstruierten Tinnituston und einem
Vergleichston, können miteinander verglichen werden. Dieser Vergleich wird mittels
statistischer Testverfahren geführt und die Unterschiede, nämlich die stimulierten
Areale, können räumlich zugeordnet und dargestellt werden.
Die Darstellung der stimulierten Areale erfolgt farblich. Je weiter die Farbe ins
gelbliche abweicht, desto wahrscheinlicher liegt eine Aktivität vor.
3.5.1. fMRT-Aufnahmen:
Für die Untersuchungen wird ein 1,5 Tesla-Scanner (Siemens Sonata, Siemens
Erlangen, Germany) verwendet.
Es wurden 36 hochauflösende T2*-gewichtete
Schichten von jeweils 3 mm Dicke erstellt. Die Messparameter der funktionellen
Analyse durch BOLD-Effekt (Blood Oxygen Level Dependency) lauten: TE= 50 ms,
TR= 5,04 s, TA 2.965 ms, 36 Schichten mit T2*-Echo-Planar-Imaging und mit einer
Dicke von 3 mm, FA (Flip angle)= 90°, räumliche Auflösung: 3.75 x 3.75 x 3 mm,
Voxelgröße = 3,43 x 3,43mm. Die Gradientenspule induziert Strom für jeweils 3,05
Sekunden, in dieser Zeit besteht das Scannergeräusch. Daraufhin erfolgt eine
Stilleperiode von 2 Sekunden, das Interscanintervall beträgt somit 5,04 Sekunden.
Die Stilleperiode dient der besseren Wahrnehmung der dargebotenen Reize.
51
Der
anatomische
Scan
erfolgt
mittels
T1-
gewichteter
MPRAGE-Sequenz
(magnetization prepared rapid gradient-echo). Die räumliche Auflösung dieser T1gewichteten Sequenzen beträgt 1mm x 1 mm x 1 mm isotropischer Schichtdicke (TR:
1900 ms, TE: 3.93 ms, TI: 1100 ms, FA: 15°). Die T1- und T2-gewichteten Bilder
wurden von erfahrenen Neuroradiologen auf anatomische Auffälligkeiten hin
untersucht.
3.5.2. Aufnahmevorgang:
Die Probanden werden vor dem Experiment ausführlich über seine Durchführung
informiert. Keiner der Probanden leidet zur Zeit der Aufnahme an bekannten
neurologischen Erkrankungen. Während der Aufnahme liegen die Probanden
horizontal in der Röhre des Magnetresonanztomographen mit ihrem Kopf in einer
Kopfspule eingebettet und fixiert. Zur Dämpfung des Scannerlärms und zur
Darbietung der Töne
tragen sie einen MRT-sicheren Kopfhörer (Peltor H9A,
Ettlingen, Germany), welcher an das Standard Sound-System eines PCs
angeschlossen ist. Die Probanden werden angewiesen sich während der Messzeit zu
entspannen und sich nicht zu bewegen. Des Weiteren erhalten sie eine Notklingel in
die Hand, die sie betätigen dürfen, falls die Untersuchung zu unangenehm sein
sollte. Die Untersuchung wäre daraufhin abgebrochen worden.
3.5.3. Paradigma:
Der Proband wird, während dieser im MRT liegt, mit vier verschiedenen Reizen
stimuliert. Diese vier Reize bestehen in der Tinnitusgruppe aus einem rekonstruierten
Tinnituston, einem Vergleichston, Vogelgezwitscher und Ruhe. In der Kontrollgruppe
erfolgt die Stimulation mit einem Standardtinnituston, einem Vergleichston und
ebenfalls Vogelgezwitscher sowie Stille. Die Reize werden in einer Lautstärke
zwischen 70-80 dB mit Hilfe eines Kopfhörers präsentiert.
52
Tabelle 1 (zu 3.5.3.) Darstellung der einzelnen akustischen Reize
Gruppe der
Tinnitusbetroffenen
Kontrollgruppe
Reiz 1
Rekonstruierter
Tinnituston
Standardtinnituston eines
hochbelasteten Tinnituspatienten
(welcher nicht in die Studie
miteinbezogen wird)
Reiz 2
Vergleichston,
welcher 1,5 Oktaven
tiefer als der
rekontruierte
Tinnituston gewählt
wird
Vergleichston welcher 1,5 Oktaven
tiefer zum Standardtinnituston gewählt
wird
Reiz 3
Vogelgezwitscher
Vogelgezwitscher
Reiz 4
Stille
Stille
Diese vier Reize werden in Blöcke eingeteilt. Ein Block besteht aus den vier Reizen,
wobei diese in eine zufällige Reihenfolge gebracht wurden. Jeder Reiz wird 10 Mal in
zufälliger Reihenfolge zwischen 29,75 Sekunden und 54,55 Sekunden abgespielt. Im
Durschnitt wird Reiz 1 (rekonstruierter Tinnituston oder Standardtinnituston) für 40,2
Sekunden dargeboten, Reiz 2 (Vergleichston) für 38,1 Sekunden, Reiz 3
(Vogelgezwitscher) für 38,6 Sekunden und Reiz 4 (Stille) für 35,7 Sekunden. Diese
Reiz-Abfolge wird zu einem Block-Design einmal festgelegt und ist für alle Patienten
gleich. Da die Reihenfolge und die Länge innerhalb eines Blocks unterschiedlich
sind, kann der Patient nicht abschätzen, wann das nächste Mal der Tinnitus-ähnliche
Ton vorgespielt wird. Diese Reiz-Abfolge wird einmal randomisiert und dann für alle
Tinnitusbetroffenen und Kontrollprobanden übernommen. Bei jedem Probanden
verändern sich dadurch nur der rekonstruierte Tinnituston und der Vergleichston,
welche individuell auf den Probanden zugeschnitten werden. Insgesamt wird mit Reiz
1 (rekonstruierter Tinnituston oder Standardtinnituston) somit 6,7 Minuten, Reiz 2
(Vergleichston) 6,36 Minuten, Reiz 3 (Vogelgezwitscher) 6,44 Minuten und Reiz 4
(Stille) 5,95 Minuten stimuliert.
53
3.5.4. Akustische Reizung
Die PC-basierte Tonanlage des funktionellen MRTs unterscheidet sich von der
Anlage des Audiometers, welches wir für die Tinnitusrekonstruktion nutzen. Daher
erfolgt zunächst eine Kalibrierung. Bei den MRT- kompatiblen Kopfhörern handelt es
sich
um
Peltor
H9A
Unbehaglichkeitsschwelle
Kopfhörer
aller
(Peltor,
Frequenzen,
Ettlingen,
welche
wir
Germany).
zuvor
Die
audiologisch
ermittelten, wird an die Tonanlage des MRTs angepasst. Dabei werden die
ermittelten Werte der Unbehaglichkeitsschwelle aus der schalldichten Kabine über
die Frequenzen 125 Hz bis 10000 Hz den MRT-sicheren Kopfhörern angeglichen.
Des
Weiteren
bestehen
unterschiedliche
Frequenzcharakteristiken
in
dem
Audiometer und in der Tonanlage des MRTs. Die originale Tondatei des
rekonstruierten Tinnitustons wird daher für das MRT korrigiert. Die Patienten werden
erneut gebeten, die Ähnlichkeit des rekonstruierten Tinnitustons, welcher nun über
die Lautsprecher des MRTs dargeboten wird, anzugeben. Es wird durchweg eine
sehr hohe Ähnlichkeit mit dem Ton, welcher kurze Zeit vorher mittels Audiometer
rekonstruiert wurde, bestätigt.
Die Kopfhörer dämpfen die Lautstärke des MRT-Gerätes um 22,5 dB bei 0,5 kHz und
46 dB bei 4 kHz. Das MRT-Gerät weist dadurch noch eine Lautstärke von etwa 50
dB
unter
den
Kopfhörern
auf.
Der
höchste
angegebene
Peak
des
Frequenzspektrums wird mit 55 dB SL dargeboten. Die Lautstärke der anderen
Frequenzen, welche individuell für die Tinnitus ähnlichen Töne angegeben wurden,
wird im Verhältnis angepasst. Somit kann eine sehr gute Ähnlichkeit des
rekonstruierten Tinnitustons erzielt werden. Es ist gewährleistet, dass der Patient die
dargebotenen Töne gut hören kann, ohne dass ein Lärmtrauma entsteht. Zuvor
testeten wir bei jedem Probanden die Lautstärke der dargebotenen Reize und
befragten jeweils die Versuchsperson, ob die Töne gut von dem Scanner-Geräusch
abzugrenzen sind und ob die Lautstärke als zu laut empfunden wird. Um ein
Lärmtrauma zu vermeiden, wurden keine Reize mit mehr als 85 dB HL präsentiert.
Der Scan erfolgt mit dem oben beschriebenen Blockdesign. In der Gruppe der
Tinnitusbetroffenen
erfolgt
Tinnitustons
des
und
die
individuelle
Vergleichstons.
In
Anpassung
der
des
rekonstruierten
Kontrollgruppe
ist
der
54
Standardtinnituston
ein
Tinnituston,
welcher
von
einem
hochbelasteten
Tinnituspatienten stammt, welcher nicht in die Studie eingeschlossen wurde. Die
hohe Belastung unter diesem Tinnituston wurde zuvor mittels Tinnitusfragebogen
evaluiert.
Die Vergleichstöne werden in dem Spektrum des rekonstruierten Tinnitustons der
Tinnitusbetroffenen bzw. Standardtinnituston der Kontrollgruppe um jeweils 1,5
Oktaven in niedrigere Frequenzen verschoben. Die dominante Komponente des
Vergleichstons bleibt dabei in demselben SL Level wie in dem rekonstruierten
Tinnituston. Die anderen Frequenzkomponenten werden an den individuellen
Hörverlust der Zielfrequenzen angepasst. Somit bleiben die Reizlautstärke in dB SL
des rekonstruierten Tinnitustons und der Vergleichston über die gesamte
Frequenzweite bestehen.
Das Vogelgezwitscher wurde mit einer mittleren Lautstärke von 55 dB
SL
präsentiert. Dieser Reiz dient einem positiven Kontrollwert.
Während der Stilleperiode erfolgt kein spezifischer Reiz.
3.6. Statistische Analysen:
3.6.1. Datenauswertung:
Die Analyse des Experiments erfolgte mit der SPM 5 Software (Statistical Parametric
Mapping, The Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, London, UK), welches vom
Functional Imaging Laboratory des Institute for Cognitive Neurology, Universität
London entwickelt wurde. Die SPM 5 Software läuft auf Matlab 2006a.
Die Analyse der fMRT-Daten unterteilt sich in mehrere Arbeitsschritte. Zunächst
erfolgt die Vorverarbeitung (Preprocessing), d.h. es erfolgt eine Bewegungskorrektur,
eine zeitliche Korrektur, eine Normalisierung sowie eine Glättung.
•
Bewegungskorrektur (Realign): Schon geringe Bewegungsartefakte können
Aktivierungen vortäuschen, welche von den gesuchten Aktivierungen nicht
unterschieden werden können. Eine 100%ige Kopffixierung ist in unserem
Experiment nicht möglich. Zusätzlich treten Artefakte hinzu, welche durch
physiologische Parameter, wie z.B. Atmung und Herzschlag, bedingt sind. Das
55
erste Bild der Zeitserie dient dabei als Referenzbild. Alle anderen Bilder
werden an diesem ausgerichtet und zur Deckung gebracht. Es handelt sich
dabei
um
eine
nicht
formverändernde
Transformation
(rigid
body
transformation). Dabei können Verschiebungen von bis zu 2 mm und 0,5°
korrigiert werden. Datensätze mit größeren Bewegungsartefakten werden
ausgeschlossen.
•
Zeitliche Korrektur (slice-time): Die zeitliche Korrektur dient der gleichzeitigen
Erfassung aller Voxel des Volumens, allerdings werden die Schichten
nacheinander
ausgelesen.
Akquisitionszeiten
von
Dadurch
EPI-Schichten
werden
die
korrigiert.
Es
unterschiedlichen
kommt
zu
einer
Verschiebung (Phasenkorrektur) des Zeitsignals einer Schicht zu einer
Referenzschicht. Die erforderlichen Angaben sind dabei die Reihenfolge der
Aufnahme,
die
Referenzschicht
für
die
Zeitverschiebung,
sowie
die
Wiederholungszeit und die Akquisitionszeit. Bei langen Akquisitionszeiten
entsteht ein höherer Interpolationsfehler.
•
Normalisierung: In Gruppenstudien ist ein einheitliches Koordinatensystem
notwendig,
um
die
Aktivitäten
vergleichen
zu
können.
Durch
die
Normalisierung wird die individuelle Anatomie auf einen standardisierten
Raum angepasst. Bei dem verwendeten standardisierten Gehirn handelt es
sich um das vom „Montreal Neurological Institute“ entwickelte Gehirn (MNITemplate). Durch die Normalisierung wird die individuelle Anatomie auf einen
standardisierten Raum angepasst. Somit liegen die gleichen anatomischen
Strukturen immer an denselben Koordinaten. Ein Vergleich der Ergebnisse
innerhalb und zwischen verschiedenen Untersuchungsgruppen ist dadurch
möglich. Die Normalisierung in unserer Studie erfolgt auf das MNI-Hirn
(Ashburner J. and Friston K.J. 1999) in einer Auflösung von 2x2x2mmm. Dies
MNI- Template unterscheidet sich allerdings von dem Template von Talairach
& Tournoux (Talairach J. 1988). Aus diesem Grund wurden die Koordinaten
der Ergebnisse des Experimentes in die Talairach-Koordinaten konvertiert.
Diese Konvertierung erfolgte auf der web-site der BioImage Suite der YaleUniversität (www.bioimagesuite.org/Mni2Tal/index.html).
•
Glättung (Smooth): Schließlich erfolgt eine Glättung mittels 8x8x8 mm
Gaußfilter. Große Signalsprünge innerhalb der Datensätze werden eliminiert
(geglättet). Die echten Aktivierungen werden somit besser von Störsignalen
56
abgegrenzt. Das Signal-Rausch-Verhältnis wird durch das Glätten verbessert.
Dafür wird eine Filtermaske verwendet. Beim Glätten wird die Verknüpfung
eines Bildpunktes mit benachbarten Bildpunkten bewertet. Die Filtermaske
dient der Festlegung der Bewertung der Nachbarschaft.
Nach dem Glätten ist die Vorverarbeitung abgeschlossen.
3.6.2. Analyse der beiden Gruppen (Tinnitus- und Kontrollgruppe):
Folgende Kontraste werden mittels Einstichproben t-Test für alle Probanden
berechnet. Eine nähere Ausführung erfolgt im Ergebnisteil. Die MRT-Stille (Reiz 4)
besteht dabei aus dem stetigen Scanner-Geräusch, wobei keine weitere Stimulation
erfolgt.
Tabelle 2 (zu 3.6.2.) : Darstellung der einzelnen Kontrastberechnungen der Tinnitusbetroffenen und der
Kontrollgruppe
Kontrast
Tinnitus- und Kontrollgruppe (n=51)
1
Reiz 1 gegen Reiz 4 (Rekonstruierter Tinnituston gegen Stille)
2
Reiz 2 gegen Reiz 4 (Vergleichston gegen Stille)
3
Reiz 1 gegen Reiz 2 (Rekonstruierter Tinnituston gegen Vergleichston)
4
Reiz 3 gegen Reiz 4 (Vogelgezwitscher gegen Stille
Kontrast 1: Vergleich zwischen dem dargebotenen individuell rekonstruierten
Tinnituston und Stille (im MRT) für alle Probanden
Kontrast 2: Vergleich zwischen dem Vergleichston gegen Stille (im MRT) für alle
Probanden
Kontrast 3: Vergleich zwischen dem rekonstruierten Tinnituston gegen Vergleichston
für alle Probanden
Kontrast 4: Vergleich zwischen Vogelgezwitscher und Stille (im MRT) für alle
Probanden
57
3.6.3 Analyse der Tinnitusgruppe
Zur Darstellung der Gehirnareale, welche an der Belastung unter einem Tinnitus
beteiligt sind, erfolgt eine multiple lineare Regressionsanalyse, welche mit der SPM5
Software durchgeführt wurde. Dabei erfolgt eine Korrelation des TinnitusBeeinträchtigungs-Fragebogen
(TBF-12)
mit
dem
Kontrast
zwischen
dem
rekonstruierten Tinnituston und dem Vergleichston in der Tinnitusgruppe.
58
4
Ergebnisse:
4.1. Probanden
Zunächst erfolgt eine Beurteilung der Aktivitäten in den auditorischen Hirnregionen
nach Stimulation mit Vogelgezwitscher bei jedem Teilnehmer der Studie. Nur die
Probanden, welche eine deutliche Aktivität in den auditorischen Regionen des
Temporallappens aufweisen, werden in die Studie eingeschlossen. Somit werden 51
Probanden, davon 18 weiblich und 33 männlich, in unsere Studie eingeschlossen.
4.2. Tinnitusgruppe:
Zunächst werden die 31 unter Tinnitus leidenden Probanden im Alter zwischen 22
und 68 Jahren audiologisch untersucht. Es handelt sich dabei um 9 weibliche und 22
männliche Probanden mit einem mittleren Alter von 50,1 Jahren (+/- 1,95
Standardabweichung). Die Altersverteilung liegt zwischen 22 und 68 Jahren.
Es werden nur Probanden in die Studie eingeschlossen, bei denen der Tinnitus
bereits seit mindestens 6 Monate besteht, d.h. wenn der Tinnitus chronisch ist.
4.2.1. Psychoakustische Parameter der Tinnitusgruppe
Die audiologischen Messungen beinhalten ein Tonaudiogramm und die Messung der
Unbehaglichkeitsschwelle
(LDL:
Loudness
Discomfort
Level).
Durch
die
audiologische Untersuchung mittels Standardaudiogramm (Auritec AT 900 Computer
Audiometer) wird der Hörverlust der Probanden ermittelt.
59
Gruppe der Tinnitusbetroffenen
Frequenzen (kHz)
0.125
0
0.250
0.5
1
2
3
4
6
8
10
Mittlerer HV (dB)
5
10
15
20
25
30
35
Abbildung 6 (zu 4.2.1.): Audiogramm des mittleren Hörverlustes der Gruppe der Tinnitusbetroffenen (HV:
Hörverlust)
Die
mittlere
Hörschwelle
der
Probanden
mit Tinnitus
liegt
bei 16.5
dB
(Standardabweichung 1.47) über die Frequenzen 125 Hz bis 10000 Hz.
Des Weiteren wird die Unbehaglichkeitsschwelle (LDL: Loudness Discomfort Level)
gemessen, um einen möglichen Einfluss einer Hyperakusis auf die Messung zu
verhindern. Dafür werden den Patienten die Sinustöne des Audiometers mittels
Kopfhörer (DT48, Bayerdynamics) in steigender Lautstärke präsentiert. Sie werden
gebeten
anzugeben,
wann
die
Lautstärke
unangenehm
ist.
Die
mittlere
Unbehaglichkeitsschwelle der Gruppe der Tinnitusbetroffenen liegt bei 90.9 +/- 1.26
Standardabweichung.
60
LDL Tinnitusgruppe
120
Mittlere UCL (dB)
100
80
60
40
20
0
0.125 0.25
0.5
1
2
3
4
6
8
10
Frequenzen (Hz)
Abbildung 7 (zu 4.2.1.): Mittlere Unbehaglichkeitsschwelle der Tinnitusgruppe über die einzelnen
Frequenzen (LDL: Loudness Discomfort Level; UCL: Uncomfortable Listening Level)
4.2.2. Rekonstruierter Tinnituston der Tinnitusbetroffenen Probanden:
19 Probanden der Gruppe der Tinnitusbetroffenen geben an, unter einem bilateralen
Tinnitus zu leiden. Bei 12 Probanden liegt ein unilateraler Tinnitus vor, davon bei 5
Probanden auf der rechten Seite und bei 7 Probanden auf der linken Seite. Das
Spektrum der individuell rekonstruierten Tinnitustöne variiert deutlich. Insgesamt
dominieren die Frequenzen, in welchen ein Hörverlust besteht.
In der Gruppe der Tinnitusbetroffenen ist ein deutlicher Gipfel der rekonstruierten
Tinnitustöne bei 6 kHz zu verzeichnen. 26 der 31 Probanden der Tinnitusbetroffenen
bewerten einen 6 kHz-Ton mit 9/10 auf der visuellen Analogskala. Durchschnittlich
liegt eine Bewertung der Tinnitusbetroffenen von 8.6/10 für den 6 kHz-Ton, 7.54/10
für den 4 kHz-Ton, 8.11/10 für den 8 kHz-Ton und 8.29/10 für den 10 kHz vor.
Die Patienten werden gebeten auf einer visuellen Analogskala (VAS), welche ähnlich
der visuellen Analogskala für Schmerzen ist, anzugeben, wie ähnlich der
rekonstruierte Ton dabei dem eigenen Tinnituston ist. Dabei geben 14 Probanden
eine Ähnlichkeit von 10/10, 12 Probanden eine Ähnlichkeit von 9/10 und 5
Probanden eine Ähnlichkeit von 8/10 auf der VAS an (Mittelwert: 9.38;
Standardabweichung: 0.126).
61
4.2.3. Vergleichston der Tinnitusbetroffenen Gruppe:
Nachdem der Tinnituston der Tinnitusbetroffenen Gruppe rekonstruiert wurde, erfolgt
die Ermittlung der Vergleichstöne. Es werden dabei die Töne um jeweils 0,5 Oktaven
von -1,5 bis zu +1,5 Oktaven verschoben. Dabei ist auffallend, dass nach
Verschieben in tiefere Frequenzen eine deutlich geringere Ähnlichkeit zwischen dem
Vergleichston
und
dem
eigenen
rekonstruierten
Tinnituston
vorliegt.
Nach
Verschieben in höhere Frequenzen wird der Vergleichston dagegen als ähnlich dem
eigenen Tinnituston empfunden. Daher wird in unserer Studie der Vergleichston für
alle Probanden in niedrigere Frequenzen verschoben. Nach dem Verschieben von
1,5 Oktaven in tiefere Frequenzen fällt die Ähnlichkeit des Vergleichstons im
Vergleich zum eigenen Tinnituston auf der visuellen Analogskala um 3.92 von 7.47
auf 3.55 (p < 0.00001).
9
7
5
3
-2
0
2
Abbildung 8 ( zu 4.2.3.): Index der Ähnlichkeit des Vergleichstons auf der visuellen Analogskala (VAS)
(vertikale Achse) nach Verschieben des rekonstruierten Tinnitustons in höhere (rechts) und niedrigere
(links) Frequenzen.
62
4.2.4. Psychometrische Untersuchungen der Tinnitusgruppe
4.2.4.1.Tinnitusbezogene Belastung
Die Gruppe der Tinnitusbetroffenen weist eine geringe tinnitusbezogene Belastung
auf. Der mittlere Gesamtschweregrad der Tinnitus-Belastung, gemessen mit Hilfe
des Tinnitus-Fragebogen (TF) (Hiller and Goebel 2006), beträgt 30.2. Der mittlere
TF-Grad liegt daher bei 1,68. In unserer Gruppe der Tinnitusbetroffenen liegen das
Minimum bei Score 1 und das Maximum bei Score 67. Maximal kann Score 84
erreicht werden. Von den 31 Probanden der Tinnitusbetroffenen weisen 14
Teilnehmer einen Grad I und 11 Teilnehmer einen Grad II auf. Grad III und IV,
welche einem dekompensierten Tinnitus entsprechen, liegen bei 3 Probanden vor.
In unserer Gruppe entspricht die Tinnitusbelastung somit im Mittel einem
kompensierten Tinnitus.
TF-Grad
1
2
3
4
Abbildung 9 (zu 4.2.4.1.): Schweregrad im Tinnitus-Fragebogen (TF) Grad 1-4
4.2.4.2. Depressivität der Tinnitusgruppe
Zur Ermittlung der Depressivität innerhalb der Tinnitusgruppe bitten wir die
Teilnehmer den Beck-Depressions-Inventar-Fragebogen auszufüllen. Der mittlere
BDI-Wert in Punkten liegt bei 8,66 (Grad I). Werte zwischen 11 und 17 Punkten
63
weisen dabei auf eine mäßige Ausprägung depressiver Symptome hin. Als klinisch
relevant werden Werte über 18 Punkte gewertet.
Somit liegt bei den hier eingeschlossenen Patienten keine relevante Depressivität
vor.
4.2.4.3. Allgemeine psychische Belastung der Tinnitusgruppe
Zur Ermittlung der psychischen Belastung der Tinnituspatienten bitten wir die
Probanden den SCL-90-Fragebogen (Symptomcheckliste) auszufüllen. Dabei liegt
der mittlere GSI-Wert (General-Severity-Index) der Tinnituspatienten bei 54.2
(Standardabweichung 1.86). Ein GSI-Wert größer als 63 gilt als pathologisch, dies
bedeutet, dass bei unserer Gruppe von Tinnitusbetroffenen keine allgemeine
psychische Belastung besteht. Lediglich die Patienten, die einen höheren Wert als 63
haben, weisen eine niedrige psychische Belastung unter dem Tinnitus auf.
4.3. Kontrollgruppe:
Die 20 Probanden der Kontrollgruppe werden nach dem Alter passend (Mittelwert:
47.6 Jahre; Standardabweichung 2.53) zu den Probanden der Tinnitusgruppe
ausgesucht. Die Altersverteilung liegt zwischen 24 und 64 Jahren. Es handelt sich
dabei um 9 weibliche und um 11 männliche Probanden.
4.3.1. Psychoakustische Parameter der Kontrollgruppe
Die Probanden der Kontrollgruppe werden ebenfalls den oben genannten
audiologischen Untersuchungen unterzogen. Der mittlere Hörverlust der Probanden
ohne Tinnitus liegt median bei 15,7 dB (Standardabweichung 1.97).
64
Kontrollgruppe Frequenzen (kHz)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
Mittlerer HV (dB)
5
10
15
20
25
30
35
Abbildung 10 (zu 4.3.1.): Audiogramm des mittlerer Hörverlustes der Kontrollgruppe (HV: Hörverlust)
Auch bei der Kontrollgruppe wird die Unbehaglichkeitsschwelle getestet um eine
Hyperakusis
auszuschließen.
Der
Mittelwert
liegt
dabei
bei
90.7
dB
(Standardabweichung: 1.85).
Mittlere UCL links
LDL Kontrollgruppe
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0.125 0.25
0.5
1
2
3
4
6
8
10
Frequenzen (Hz)
Abbildung 11 (zu 4.3.1.): Unbehaglichkeitsschwelle Kontrollgruppe über die einzelnen Frequenzen (LDL:
Loudness Discomfort Level; UCL: Uncomfortable Listening Level)
65
4.3.2. Standardtinnitus der Kontrollgruppe:
In der Kontrollgruppe ist der Standardtinnituston ein Tinnituston, welcher von einem
hochbelasteten Tinnituspatienten stammt. Dieser Patient wird nicht in die Studie
eingeschlossen.
Der Hauptgipfel dieses Standardtinnitustons liegt bei 6 kHz mit weiteren, allerdings
geringeren Gipfeln bei 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz und 8 kHz. Der Standardtinnituston ist
somit eine gute Annäherung an die durchschnittlich rekonstruierten Tinnitustöne der
Tinnitusbetroffenen.
4.3.3. Vergleichston der Kontrollgruppe:
Der Vergleichston der Kontrollgruppe wird ebenfalls um 1,5 Oktaven in tiefere
Frequenzen gewählt. Somit wird gewährleistet, dass sich dieser Ton stark von dem
Standardtinnituston unterscheidet.
4.3.4. Psychometrische Untersuchungen der Kontrollgruppe
4.3.4.1. Allgemeine psychische Belastung der Kontrollgruppe
Zur Ermittlung der psychischen Belastung werden die Kontrollprobanden gebeten
den SCL-90-Fragebogen auszufüllen. Dabei ergibt sich ein mittlerer GSI-Wert
(General Severity Index) von 47.2 (Standardabweichung 1.51). Somit zeigen sich
auch in der Kontrollgruppe keine psychischen Belastungen.
66
4.4.
4.4.1.
Vergleich der Tinnitusgruppe und der Kontrollgruppe:
Allgemeine Patientencharakteristika
Die Teilnehmer der Kontrollgruppe werden bezüglich des Alters passend zu den
Teilnehmern der Tinnitusgruppe ausgesucht. Es handelt sich um insgesamt 31
Probanden in der Gruppe der Tinnitusbetroffenen (9 weibliche und 22 männliche)
und um 20 Probanden in der Kontrollgruppe (9 weibliche und 11 männliche).
Insgesamt wurden somit 51 Probanden untersucht, davon waren 18 weiblich und 33
männlich.
In der Tinnitusgruppe liegt das mittlere Alter bei 50.1 Jahren mit einem
Altersspektrum von 22 bis 68 Jahre. In der Kontrollgruppe liegt entsprechend das
mittlere Alter bei 47.6 Jahren mit einem Altersspektrum von 24 bis 64 Jahren. Die
Altersverteilung in beiden Gruppen ist sich sehr ähnlich und somit nicht signifikant
unterschiedlich: Gruppe der Tinnitusbetroffenen: 50.1 Jahre (Standardabweichung:
1.95). Kontrollgruppe: 47.6 (Standardabweichung: 2.53).
4.4.2.
Psychoakustische Messungen
Vergleicht man den mittleren Hörverlust in beiden Gruppen miteinander, bemerkt
man eine starke Ähnlichkeit. Der mittlere Hörverlust liegt in der Gruppe der
Tinnitusbetroffenen bei 16.5 dB (Standardabweichung: 1.47), wogegen dieser in der
Kontrollgruppe bei 15.7 dB (Standardabweichung: 1.97) liegt. Die audiometrischen
Untersuchungen zeigen keinen signifikanten Unterschied vor und im Anschluss an
die MRT-Untersuchung. In beiden Gruppen verlaufen die Audiogramme in den
Frequenzen bis 4 kHz in normalen Bereichen. In den höheren Frequenzen (4 kHz, 6
kHz, 8 kHz und 10 kHz) liegen entsprechend nur kleine Unterschiede, nämlich 4.8,
4.6, 2.3 und 0.8 dB, vor.
67
Mittlerer Hörverlust
0.125
0.25
0.5
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1
2
3
4
Tinnitusgruppe
6
8
10
Kontrollgruppe
Abbildung 12 (zu 4.4.2.): Mittlerer Hörverlust der Tinnitusgruppe und der Kontrollgruppe
Auch bezüglich der Unbehaglichkeitsschwelle liegt eine starke Ähnlichkeit zwischen
den
Gruppen
vor.
In
Unbehaglichkeitsschwelle
der
Gruppe
bei 90.9
der
Tinnitusbetroffenen
dB (Standardabweichung:
liegt
1.26);
in
die
der
Kontrollgruppe bei 90.7 dB (Standardabweichung: 1.85). Es liegt kein statistisch
signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen bezüglich des Hörverlusts oder der
Unbehaglichkeitsschwelle vor.
Mittlerer UCL links
Unbehaglichkeitsschwelle
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0.125
0.25
0.5
1
2
3
4
6
8
10
Frequenzen (dB)
Tinnitusgruppe
Kontrollgruppe
Abbildung 13 (zu 4.4.2.): Unbehaglichkeitsschwelle für die Tinnitusgruppe und die Kontrollgruppe (UCL:
Uncomfortable Listening Level)
68
4.4.3.
Psychometrische Untersuchungen
Beide Gruppen werden gebeten den SCL-90-Fragebogen auszufüllen, um eine
bestehende psychische Belastung auszuschließen. Die Tinnitusgruppe zeigt einen
General Severity Index von 54.2 (Standardabweichung: 1.86) und die Kontrollgruppe
von 47.2 (Standardabweichung: 1.51). Die Gruppen unterscheiden sich somit
statistisch nicht signifikant. In beiden Gruppen liegt keine bedeutende psychische
Belastung vor.
69
4.5.
Kernspintomographische Messungen
4.5.1 Kontrastberechnung zwischen dem dargebotenen rekonstruierten
Tinnituston und Stille (im MRT), berechnet für alle eingeschlossenen Probanden
(n=51)
Tabelle 3 ( zu 4.5.1.): Aktivierte Areale des Kontrasts rekonstruierter Tinnituston und Stille (n=51)
Cluster
Nr.
1
MNI
Koordinaten
66 -26 8
66 -14 -2
Cluster
größe
154
Brodmann
Areal
42
22
T
Z
p
4.65
4.39
4.21
4.01
P
2
-64 -28 14
108
22
4.56
4.14
0.05
<0.0001
3
-48 -66 42
193
39
4.32
3.96
P
corrected
on cluster
level <
corrected
on cluster
level <
4
-2 -38 24
115
23
4.83
4.35
0.05
<0.0001
5
-50 24 -8
109
47
3.83
3.57
<0.0001
6
46 22 -4
81
47
4.72
4.27
<0.0001
7
10 22 62
76
6
4.64
4.21
<0.0001
Anatomische
Region
Gyrus
temporalis
superior
Gyrus
temporalis
superior
Gyrus
angularis
Posteriorer
cingulärer
Kortex
Gyrus frontalis
inferior
Gyrus frontalis
inferior
Gyrus frontalis
superior
Seite
Rechts
Links
Links
Links
Links
Rechts
Rechts
Es ergeben sich signifikante BOLD-Aktivitäten bei der Kontrastberechnung des
rekonstruierten Tinnitustons (RTS) und Stille
bei allen Probanden (n=51) mittels
Einstichproben-t-Test im rechten Gyrus temporalis superior (MNI 66
-26
8,
Brodmann Areal 42, MNI 66 -14 -2, Brodmann Areal 22) sowie im linken Gyrus
temporalis superior (MNI -64
-28
14, Brodmann Areal 22) des jeweiligen
Temporallappens. Des Weiteren finden sich BOLD-Aktivitäten im linken Gyrus
angularis (MNI -48 -66 42, Brodmann Areal 39), im linken posterioren cingulären
Kortex (MNI -2 -38 24, Brodmann Areal 23), im Gyrus frontalis inferior beidseits
(MNI -50 24 -8 und 48 22 -4, Brodmann Areal 47) und im Gyrus praecetralis (MNI
10 22 62, Brodmann Areal 6), welcher Teil des Gyrus frontalis superior ist.
70
4.5.2. Kontrastberechnung zwischen dem Vergleichston und Stille, berechnet für
alle eingeschlossenen Probanden (n=51)
Tabelle 4 ( zu 4.5.2.): Aktivierte Areale des Kontrastes Vergleichstones und Stille (n=51)
Clust
er Nr.
1
MNI
Koordinat
en
2 -40 -6
Clust
ergrö
ße
198
Brodman
n Areal
T
Z
p
Anatomisch
e Region
5.77
4.95
PFWE-
Colliculus
inferior
korrigiert <
2
-52 -16 4
225
22
4.76
4.27
0.05
PFDRkorrigiert <
3
64 -10 2
152
22
4.15
3.80
0.05
p<0.0001
-2 -34 24
61
23
4.03
3.71
p<0.0001
Gyrus
temporalis
superior
Gyrus
temporalis
superior
Gyrus cinguli
Seite
Links
Rechts
Links
Es fanden sich BOLD-Aktivitäten in der Kontrastberechnung zwischen dem
Vergleichston (dem um 1,5 Oktaven in niedrigere Frequenzen verschobenem Ton)
und Stille berechnet für alle Probanden (n=51) mittels Einstichproben-t-Test im
Hirnstamm (MNI 2 -40 -6, Colliculus inferior) sowie im Gyrus temporalis superior
(MNI -52 -16 4, Brodmann Areal 22 links und MNI 64 -10 2, Brodmann Areal 22
rechts) beidseits. Die Aktivität des Hirnstamms lässt sich auf den Colliculus inferior
lokalisieren, welcher Teil der Hörbahn ist.
71
4.5.3. Kontrastberechnung zwischen rekonstruierten Tinnituston und
Vergleichston, berechnet für alle eingeschlossenen Probanden (n=51)
Tabelle 5 (zu 4.5.3.): Aktivierte Areale des Kontrastes rekonstruierterTinnituston und Vergleichston (n=51)
Cluster
Nr.
Cluster
größe
Brodmann
Areal
T
Z
p
Anatomische
Region
Seite
1
MNI
Koordinat
en
-56 16 12
77
44
4.77
4.25
< 0.001
Links
2
-4 -20 -14
18
3.84
3.54
PFWE-
Gyrus frontalis
inferior
Mittelhirn
(Nucleus
ruber)
Gyrus cinguli
posterior
korrigiert
< 0.05
3
22 -42 22
22
31
3.72
3.44
<0.001
Links
Rechts
Es fanden sich BOLD-Aktivitäten in der Kontrastberechnung zwischen dem
rekonstruierten Tinnituston und Vergleichston berechnet für alle Probanden (n=51)
mittels Einstichproben-t-Test im Gyrus frontalis inferior (MNI -56
16
12), im
Mittelhirn (MNI -4 -20 -14, Nucleus ruber) und im posterioren cingulären Kortex
(MNI 22 -42 22).
72
4.5.4. Kontrastberechnung zwischen dem rekonstruierten Tinnituston und dem
Vergleichston korreliert mit der Tinnitusbelastung, berechnet für die
Tinnitusgruppe (n=31)
Abbildung 14 ( zu 4.5.4.): Kontrastberechnung zwischen rekonstruierter Tinnituston und Vergleichston
korreliert mit der Tinnitusbelastung, berechnet für die Tinnitusgruppe
Tabelle 6 (zu 4.5.4.): Aktivierte Areale des Kontrasts rekonstruierter Tinnituston und Vergleichston
korreliert mit der Tinnitusbelastung (n=31), berechnet für die Tinnitusgruppe
Cluster
Nr.
1
MNI
Koordinaten
26 22 -2
Cluster
größe
24
Brodman
n Areal
T
Z
p
4.74
4.03
<0.001
2
-44 0 28
26
6
4.73
4.02
<0.001
3
22 32 18
31
32
4.53
3.89
<0.001
4
-18 -52 40
11
31
3.96
3.5
<0.001
5
6 12 46
28
32/ 8
3.81
3.31
<0.001
Anatomische
Region
Putamen
anterior
Gyrus
praecetralis
Gyrus cinguli
anterior
Gyrus cinguli
posterior/
Praecuneus
Gyrus cinguli
Seite
Rechts
Links
Rechts
Links
Rechts
73
Nach Korrelation des Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen (TBF-12) mit dem
Kontrast zwischen dem rekonstruierten Tinnituston und dem Vergleichston in der
Tinnitusgruppe ergaben sich signifikante BOLD-Aktivitäten. Zu diesem Zweck
erfolgte eine multiple lineare Regressionsanalyse, welche mit der SPM5 Software
durchgeführt wurde. Dabei fanden sich signifikante Korrelationen für den posterioren
Teil des rechten Gyrus cinguli (MNI 6 12 46, Brodmann Areal 32/8), außerdem den
anterioren Teil des rechten Gyrus cinguli anterior (MNI 22 32 18, Brodmann Areal
32), des linken Gyrus praecentralis (MNI -44 0 28, Brodmann Areal 6) und des
anterioren Teils des rechten Putamens (MNI 26 22 -2). Des Weiteren fand sich ein
kleineres Cluster im posterioren cingulären Kortex links (MNI -18 -52 40, Brodmann
Areal 31).
Auffallend ist die stark signifikante Korrelation im Gyrus cinguli anterior der
Tinnitusbelastung, welche mit Hilfe des TF (Tinnitus-Fragebogen) und des TBF-12
(Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen) ermittelt wurde. Dagegen liegt keine
Korrelation im Gyrus cinguli anterior mit Depressivität, welche mit Hilfe des BDI
(Beck-Depressions-Inventar) und des SCL-90 (Symptomencheckliste) ermittelt
wurde, vor.
Im Putamen anterior findet sich eine grenzwertige Korrelation mit dem GSI-Wert
(Global Severity Index) des SCL-90 (p=0,047). Allerdings liegen entsprechende
signifikante Korrelationen für Untergruppen des SCL-90, wie Depressionen,
Ängstlichkeit, aggressives Verhalten und phobisches Verhalten im Putamen anterior
vor (0.393, 0.562, 0.499, 0.483, p <0.06). Es finden sich keine weiteren signifikanten
Korrelationen des SCL-90-Fragebogens in den anderen Gehirnregionen.
Während im posterioren Teil des Gyrus cinguli anterior und Gyrus cinguli posterior
Korrelationen
mit
dem
Tinnitus-Fragebogen
vorliegen,
finden
sich
keine
Korrelationen in diesen Arealen mit dem Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen.
74
Tabelle 7 (zu 4.5.4.): Korrelation der Belastung unter dem Tinnitus (Gemessen mittels TF, TBF-12, SCL-90,
BDI), und der Aktivitäten in den Gehirnarealen (TF: Tinnitus-Fragebogen; TBF-12: TinnitusBeeinträchtigungs-Fragebogen, SCL-90: Symptomencheckliste; BDI: Beck-Depressions-Inventar)
Variable
N
Putamen
anterior
Gyrus
praecentralis
Gyrus cinguli
anterior
Gyrus cinguli
posterior/
Praecuneus
Gyrus
cinguli( pars
medialis
frontalis)
R
p
R
p
R
p
R
p
TF
31
0.648
0.000
0.648
0.000
0.635
0.000
0.616
0.000
TBF-12
29
0.520
0.004
0.702
0.000
0.572
0.001
0.316
0.095
SCL-90
26
0.393
0.047
0.109
0.596
0.185
0.366
0.185
0.366
BDI
29
0.195
0.311
0.156
0.419
0.058
0.764
0.186
0.335
R
p
0.592
0.000
0.342
0.069
0.065
0.753
0.096
0.619
75
Tinnitus-Fragebogen
80
40
0
0
20
40
60
Abbildung 15 (zu 4.5.4.): Streudiagramm der Korrelation des Kontrasts (rekonstruierter Tinnituston und
Vergleichston) mit der Belastung unter dem Tinnitus ermittelt durch den Tinnitus-Fragebogen im Gyrus
cinguli anterior.
Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen
80
40
0
0
40
80
Abbildung 16 (zu 4.5.4): Streudiagramm der Korrelation des Kontrasts (rekonstruierter Tinnituston und
Vergleichston) mit der Belastung unter dem Tinnitus ermittelt durch den Tinnitus-BeeinträchtigungsFragebogen im Gyrus cinguli anterior.
76
Beck-Depressions-Inventar
80
40
0
0
10
20
Abbildung 17 (zu 4.5.4): Streudiagramm der Korrelation des Kontrasts (rekonstruierter Tinnituston und
Vergleichston) mit der Depressivität ermittelt durch den Beck-Depressions-Inventar im Gyrus cinguli
anterior.
Symptomencheckliste
80
40
0
35
45
55
65
Abbildung 18 (zu 4.5.4): Streudiagramm der Korrelation des Kontrasts (rekonstruierter Tinnituston und
Vergleichston) mit der Depressivität ermittelt durch die Symptomencheckliste im Gyrus cinguli anterior.
77
4.5.5. Korrelation der Aktivitäten mit dem mittlerem Hörverlust, der Lautstärke
des Tinnitustons oder der Unbehaglichkeitsschwelle
Es ergeben sich keine signifikanten Korrelationen der Aktivitäten mit Parametern
wie Lautstärke des Tinnitus, der Unbehaglichkeitsschwelle oder des mittleren
Hörverlustes für den Gyrus cinguli anterior. Alle Korrelation waren nicht
signifikant: mittlerer Hörverlust (r = 0.292, NS); Unbehaglichkeitsschwelle (r =
0.149, NS); Tinnituslautstärke (r = 0.275, NS).
Tabelle 8 (zu 4.5.5).: Korrelation der Aktivitäten mit Parametern wie Lautstärke des Tinnitus, der
Unbehaglichkeitsschwelle oder des mittleren Hörverlustes.
Variable
Audiogramm
UCL
31
0.119
0.523
0.037
0.842
0.042
0.821
0.212
0.252
Tinnitus
Pitch
31
0.204
0.271
0.149
0.425
0.200
0.280
0.298
0.103
N
Putamen
anterior
Gyrus
praecentralis
Gyrus cinguli
anterior
Gyrus cinguli
posterior/
Praecuneus
Gyrus
cinguli(
medial
frontal
R
p
R
p
R
p
R
p
31
0.227
0.220
0.292
0.112
0.270
0.142
0.366
0.043
R
p
0.085
0.650
Tinnituslautstärke
30
0.192
0.310
0.275
0.141
0.188
0.320
0.370
0.044
0.035
0.853
0.200
0.281
0.222
0.238
78
Mittlerer Hörverlust
80
40
0
0
10
20
30
Level (dB HL)
Abbildung 19 (zu 4.5.5.): Streudiagramm der Korrelation des Kontrastes (rekonstruierter Tinnituston und
Vergleichston) mit dem mittlerem Hörverlust, audiometrisch ermittelt, im Gyrus cinguli anterior.
Unbehaglichkeitsschwelle
80
40
0
75
85
95
105
Level (dB HL)
Abbildung 20 (zu 4.5.5.): Streudiagramm der Korrelation des Kontrastes (rekonstruierter
Tinnituston und Vergleichston) mit der Unbehaglichkeitsschwelle, audiometrisch ermittelt,
im Gyrus cinguli anterior.
79
Tinnitus Pitch
R
80
40
0
Level (dB HL)
Abbildung 21 (zu 4.5.5.): Streudiagramm der Korrelation des Kontrastes (rekonstruierter Tinnituston und
Vergleichston) mit dem Tinnitus Pitch, audiometrisch ermittelt, im Gyrus cinguli anterior.
Lautstärke des Tinnitus
80
40
0
0
10
20
30
Level (dB HL)
Abbildung 22 (zu 4.5.5.): Streudiagramm der Korrelation des Kontrastes (rekonstruierter Tinnituston und
Vergleichston) mit der Lautstärke des Tinnitus, audiometrisch ermittelt, im Gyrus cinguli anterior.
80
4.5.6. Kontrastberechnung aller Probanden zwischen Vogelgezwitscher und
Stille ), berechnet für alle eingeschlossenen Probanden (n=51)
Es ergaben sich signifikante BOLD-Aktivitäten bei der Kontrastberechnung des
Vogelgezwitschers und Stille bei allen Probanden (n=51) im rechten Gyrus
temporalis superior beidseits (MNI 64 -26 6, 64 -18 8, Brodmann Areal 42) (MNI 54
-10 -2, -52 -14 0, Brodmann Areal 22) (MNI -46 -22 6, Brodmann Areal 13) (MNI 50 -32 10, Brodmann Areal 41).
Tabelle 9 (zu 4.5.6.): Aktivierte Areale des Kontrastes Vogelgezwitscher und Stille (n=51)
Cluster
Nr.
1
MNI
Koordinate
n
64 -26 6
Clus
terg
röße
2970
Brod
mann
Areal
42
T
Z
p
Anatomische
Region
Seite
16.4
Inf.
PFWE-
Gyrus
temporalis
superior
Gyrus
temporalis
superior
Gyrus
temporalis
superior
Gyrus
temporalis
superior
Gyrus
temporalis
superior
Gyrus
temporalis
superior
Rechts
korrigiert<0.01
54 -10 -2
22
15.68
Inf.
PFWEkorrigiert<0
64 -18 8
42
15.45
Inf.
PFWEkorrigiert<0.01
2
-46 -22 6
2789 13
16.23
Inf.
PFWEkorrigiert<0.01
-52 -14 0
22
14.98
Inf.
PFWEkorrigiert<0.01
-50 -32 10
41
14.04
Inf
PFWEkorrigiert<0.01
Rechts
Rechts
Links
Links
Links
81
4 Diskussion
Das Ziel unserer Studie ist die Darstellung der Gehirnareale, welche an der
negativen
Reaktion
auf
eine
Tinnituswahrnehmung
beteiligt
sind.
Davon
abzugrenzen sind Gehirnareale, welche an der Perzeption eines Tinnitustons
involviert sind. Dabei erfolgt zunächst die Berechnung der Aktivitäten des Kontrasts
rekonstruierter Tinnituston gegen Stille und einem Vergleichston gegen Stille für alle
Probanden. Dieser Vergleichston weist ähnliche akustische Eigenschaften wie der
rekonstruierte Tinnituston auf, ist jedoch in Folge der Verschiebung in niedrigere
Frequenzen nicht mehr als der ursprüngliche Tinnituston zu erkennen. Wird nun die
Differenz zwischen der Antwort auf den Tinnituston und der Antwort auf den
Vergleichston gebildet, so fallen diejenigen Anteile der Antwort heraus, welche
lediglich durch die akustische Stimulation, das heißt die Perzeption, erzeugt werden.
„Tinnitusspezifische“ Anteile bleiben somit zurück. In einem zweiten Schritt werden
diese Gehirnareale mit der Belastung unter dem Tinnitus korreliert. Die Belastung
wird mittels Fragebögen (Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen und TinnitusFragebogen) ermittelt. Im Anschluss werden die signifikanten Aktivitäten in den
Gehirnarealen wiederum mit den psychoakustischen Parametern des Tinnitus und
des individuellen Hörvermögens korreliert.
In der Lehre der klassischen Konditionierung wird ein Reiz mit einer Reaktion
verknüpft. Dabei kann es vorkommen, dass ähnliche Reize ebenfalls zum Auslösen
dieser Ängste führen. Man spricht dabei von einer Reizgeneralisierung. Es gilt die
Regel: je ähnlicher der neue Reiz dem bekannten Reiz ist, desto stärker wird die
Reaktion auf den neuen Reiz sein. Selbst wenn in unserer Studie die rekonstruierten
Tinnitustöne nicht identisch mit dem eigenen Tinnituston wären, so würde dennoch
aufgrund der Reizgeneralisierung eine stärkere Reaktion auf den tinnitusähnlichen
Ton erfolgen als auf einen nicht ähnlichen Vergleichston (Dunsmoor et al. 2009). Die
Gehirnareale, welche an der negativen Reaktion auf einen Tinnituston beteiligt sind,
würden eine stärkere Aktivität aufweisen. Dadurch ist es möglich, die Gehirnareale
zu detektieren, welche an der Reaktion auf eine Tinnitusbelastung beteiligt sind.
Unsere Studie ergibt, dass die folgenden Gehirnareale an der Belastung unter einem
Tinnitus beteiligt sind: der posteriore, der anteriore und der medial frontale Teil des
Gyrus cinguli, der Gyrus praecentralis und das Putamen anterior.
82
Im weiteren Verlauf werden die folgenden Kontrastberechnungen beschrieben:
Rekonstruierter
Tinnituston
gegen
Stille,
Vergleichston
gegen
Stille
und
rekonstruierter Tinnituston gegen Vergleichston korreliert mit der Tinnitusbelastung.
Rekonstruierter Tinnituston gegen Stille:
Nach Berechnung des Kontrasts rekonstruierter Tinnituston gegen Stille für alle
Probanden finden sich signifikante Aktivitäten in den auditorischen Zentren, nämlich
Brodmann Areal 22 und 42. Dies weist darauf hin, dass die auditorische Stimulation
ausreichend ist, um sich von der Stille im MRT, in welcher keine weitere
Reizpräsentation vorliegt, abzugrenzen. Probanden, in welchen keine signifikanten
Aktivitäten in den auditorischen Regionen vorliegen, werden ausgeschlossen. Bereits
vor der Untersuchung bestätigten uns die Probanden, dass die präsentierten Töne
von den MRT-Geräuschen gut zu unterscheiden sind. Die Reizpräsentation und die
Messtechnik sind ausreichend, um primäre und sekundäre auditorische Zentren
darzustellen.
Auffallend
ist,
dass
unterschiedliche
Aktivitäten
nach
der
Reizung
mit
Vogelgezwitscher und mit dem rekonstruierten Tinnitus vorliegen. Dies weist darauf
hin, dass nach Reizung mit dem rekonstruierten Tinnituston zusätzliche Gehirnareale
aktiviert werden. Besonders auffallend dabei ist der ventrolaterale praefrontale Kortex
(Brodmann Areal 47). Die Arbeitsgruppe um Mirz et al. (Mirz et al. 2000) fand
Aktivitäten in einer ähnlichen Gehirnregion nach Reizung mit aversiven auditorischen
Stimuli. Mirz et al. untersuchten die Verarbeitung von auditiven aversiven Stimuli, die
allerdings dem individuell empfundenen Tinnitus nicht ähnlich waren, subjektiv
jedoch als „aversiv“ eingestuft wurden, bei gesunden Probanden mittels PET-CT.
Diese Stimuli führten ebenfalls zu Aktivitäten in Gebieten des primären und
sekundären auditorischen Kortex (Brodmann Areal 21, 22 und 41), des
dorsolateralen praefrontalen Kortex und in anderen extraauditiven Hirnstrukturen
(Brodmann Arealen 8, 45 und 47, sowie 6, 8 und 9). Garell et al (Garell et al. 2012)
zeigten Verbindungen zwischen dem ventrolateralen praefrontalen Kortex und dem
auditorischen Kortex. Auch die Arbeitsgruppe um Mataix-Cols (Mataix-Cols et al.
2008) stimulierte mit aversiven Reizen, allerdings visueller Natur mittels International
Affective Picture System und fand Aktivitäten in ähnlichen Gehirnregionen wie auch
in unserer Studie.
83
Mirz et al. vermuteten eine Interaktion des sekundären auditorischen Kortex, des
dorsolateralen
praefrontalen
Kortex
und
dem
limbischen
System
bei
der
Tinnituswahrnehmung. Auch in der Studie von Mirz et al. wurde, ähnlich wie in
unserer Studie, die Verarbeitung von auditiven aversiven Stimuli untersucht.
Allerdings wird in unserer Studie nicht nach Aversivität gefragt. Vielmehr untersuchen
wir, ob eine Darstellung der Gehirnareale möglich ist, welche an der Belastung unter
einer Tinnituswahrnehmung beteiligt sind. In der Studie von Mirz et al. wurden Töne
verwendet, welche als „aversiv“ bewertet wurden. In unserer Studie dagegen liegt
bereits eine Konditionierung vor. Die negative Verknüpfung besteht bereits seit
mindestens sechs Monaten, sodass diese bei ständiger Verstärkung als permanent
anzusehen ist.
Auffallend in unserer Studie sind die unterschiedlichen Aktivitäten nach Stimulation
mit dem rekonstruierten Tinnituston und dem Vogelgezwitscher. Dies könnte
einerseits an der unterschiedlichen Frequenzbreite der beiden Reize liegen. Eine
andere Erklärung könnte sein, dass bereits eine deutliche negative Verknüpfung mit
dem rekonstruierten Tinnituston stattgefunden haben könnte. In unserer Gruppe der
Tinnitusbetroffenen lag das Ohrgeräusch seit mindestens 6 Monaten vor. Ein nun
vorgespielter ähnlicher Ton könnte weitere Gehirnareale aktivieren im Vergleich zu
einem neutralen Reiz wie dem Vogelgezwitscher. Diese bereits bestehende negative,
das
heißt
emotionale
Verknüpfung,
welcher
der
rekonstruierte
Tinnituston
hervorrufen könnte, könnte zu signifikanten Aktivitäten im sekundären auditorischen
Kortex des Gyrus temporalis superior, außerdem im Gyrus angularis, im posterioren
cingulären Kortex und dem Gyrus frontalis inferior (ventrolateraler praefrontaler
Gyrus, Brodmann Areal 47) beidseits führen. Unterstützend dabei sind die Aktivitäten
der Kontrastberechnung Vergleichston und Stille. Dabei werden keine weiteren
Gehirnareale aktiviert. Die Grundlage der fehlenden anderweitigen Aktivierung
weiterer Gehirnregionen nach Stimulation mit dem Vergleichston könnte die fehlende
emotionale Verknüpfung des Reizes sein.
Vergleichston gegen Stille:
Nach der Kontrastberechnung zwischen dem Vergleichston, nämlich dem um 1,5
Oktaven in niedrigere Frequenzen verschobenem Ton, und Stille finden sich
signifikante BOLD-Aktivitäten in auditorischen Arealen der Hörbahn (Colliculus
inferior, Gyrus temporalis superior Brodmann Areal 22). Insgesamt sind die
84
Aktivitäten allerdings deutlich schwächer ausgeprägt als in der Kontrastberechnung
rekonstruierter Tinnituston gegen Stille. Insbesondere fehlen die Aktivitäten
außerhalb der Hörbahn wie im ventrolateralen praefrontalen Kortex (Brodmann Areal
47). Diese fehlende Aktivität nach Stimulation mit dem Vergleichston unterstützt die
Hypothese, dass durch die Stimulation mit dem rekonstruierten Tinnituston zusätzlich
Gehirnareale aktiviert werden, welche an der Belastung unter dem Tinnitus beteiligt
sind.
Rekonstruierter Tinnituston gegen Vergleichston korreliert mit der Tinnitusbelastung:
Zunächst wird eine multivariante Regressionsanalyse des Kontrasts rekonstruierter
Tinnituston
gegen
den
Vergleichston
mittels
dem
SPM5
Software
Paket
durchgeführt. Im Anschluss erfolgt die Korrelation mit den Fragebögen (TinnitusFragebogen
und
Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen),
mit
welchen
die
Tinnitusbelastung ermittelt wurde. Außerdem erfolgt auch eine Korrelation mit den
psychoakustischen Parametern, wie der Lautstärke des Tinnitus, des Hörverlusts,
der Unbehaglichkeitsschwelle und der Tinnitus-Tonhöhe.
Es finden sich mehrere signifikante Aktivitäten (p<0.001) mit einer Mindestgröße von
10 Voxel, nämlich im Gyrus cinguli pars anterior, pars posterior und pars medialis
frontalis, im Gyrus praecentralis und im Putamen anterior. Auch wenn es sich um
sehr geringe Aktivitäten handelt, ist zu erwähnen, dass diese Ergebnisse weiteren
statistischen
Tests
stand
halten.
Zunächst
erfolgt
die
Kontrastberechnung
rekonstruierter Tinnituston gegen den Vergleichston. Dabei erwarten wir nur sehr
geringe Aktivitäten, da beide Stimuli auditorische Areale aktivieren. Erst nach
Durchführung der oben genannten statistischen Tests, zeigen sich signifikante
Aktivitäten in den oben beschriebenen Gehirnarealen. Dabei ergeben sich
signifikante Korrelationen mit dem Tinnitus-Fragebogen in allen beschriebenen
Arealen. Die Korrelation mit dem Tinnitusbeeinträchtigungs-Fragebogen erbringt
dabei nur signifikante Aktivitäten im Putamen anterior, im Gyrus praecentralis und im
Gyrus cinguli anterior.
In unserer Studie ergeben sich keine signifikanten Korrelationen der Aktivitäten in
den
genannten
Regionen
mit
Parametern
wie
Lautstärke
des
Tinnitus,
Unbehaglichkeitsschwelle oder Depressivität, welche mit Hilfe der Fragebögen SCL90 und BDI (Beck depression inventory) ermittelt werden. Diese Erkenntnis ist
übereinstimmend
dem
neurophysiologischen
Tinnitusmodel
nach
Jastreboff
85
(Jastreboff 1990), welches die Belastung unter dem Tinnitus als einen konditionierten
Reflex erklärt. Dieser Reflex ist, nach Jastreboff, unabhängig von audiologischen
Parametern. Eine Abhängigkeit von einem höheren Grad an Depressivität ist jedoch
möglich. Diese Abhängigkeit kommt in der vorliegenden Studie jedoch nicht zum
Tragen, da bei keinem Patienten zum Zeitpunkt der Untersuchung eine klinisch
relevante Depression vorliegt. Dieses wird mit Hilfe des Beck-Depressions-Inventar
ermittelt. Allerdings müssten die Patienten im Verlauf bezüglich der Depressivität
weiter verfolgt werden, um eine Abhängigkeit von Depressivität und TinnitusBelastung abschließend beurteilen zu können.
Auch Hiller und Goebel zeigten in ihrer Studie 2006 (Hiller and Goebel 2006), dass
nur eine mittelmäßige Korrelation von 0,45 zwischen Tinnitus-Lautstärke und der
Belastung darunter besteht. Von den Patienten, die über einen sehr lauten Tinnitus
berichteten, zeigte ein Drittel nur einen leichten oder moderaten Belastungs-Score.
Sie unterschieden sich nicht von denen, die unter einer hohen Belastung litten
bezüglich Alter, Geschlecht und der Tinnitus-Dauer. Die Belastung stieg, wenn die
Patienten zusätzlich unter Hörverlust (OR= 1,71), Schwindel (OR= 1,94) oder
Hyperakusis (OR= 4,96) litten. Ein anderer signifikanter Vorhersagewert war eine
neurologische Erkrankung in der Vorgeschichte (OR= 3,16). Die Probanden
berichteten häufiger von einer niedrigen Belastung trotz hoher Lautstärke, wenn
keine oder nur eine geringe depressive Symptomatik vorlag bzw. sie sich nicht selbst
als ein Opfer ihres Tinnitus fühlten. Umgekehrt berichteten Probanden mit einer
depressiven
Symptomatik
über
eine
höhere
Belastung
trotz
niedriger
Tinnituslautstärke.
Der Gyrus cinguli anterior zeigt eine signifikante Korrelation des Kontrasts mit dem
Tinnitus-Fragebogen und dem Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen. Auch andere
Arbeitsgruppen kamen zu dem Ergebnis, dass diese Gehirnregion bei der Belastung
unter einem Tinnitus (Vanneste et al. 2010) und an der Schmerzverarbeitung unter
Traurigkeit (Yang and Symonds 2012) beteiligt ist. In unserer Studie kann gezeigt
werden, dass diese Gehirnregionen, nämlich der Gyrus cinguli pars anterior, pars
posterior und pars medialis frontalis, direkt im Zusammenhang mit der Belastung
unter dem Tinnitus stehen. In den zuvor durchgeführten Studien konnte letztlich ein
Zusammenhang
mit
tinnitusbezogenen
Komorbiditäten
nicht
ausgeschlossen
werden.
86
Des Weiteren zeigt sich eine signifikante Aktivität im Putamen. Prevost et al. (Prevost
et al. 2012) zeigten mittels fMRT, dass die Amygdala und das ventrolaterale
Putamen bei der humanen Pawlow´schen Konditionierung beteiligt sind. Nach dem
Jastreboff´schen Modell liegt der Tinnitusbelastung ein konditionierter Reflex zu
Grunde. Die Ergebnisse von Prevost et al. decken sich mit den Ergebnissen unserer
Studie, nämlich die Beteiligung des Putamens an der Pawlow´schen Konditionierung
und der Belastung unter dem Tinnituston.
Schließlich finden wir signifikante Aktivitäten im Gyrus praecentralis. Diese
Gehirnregion wird als die Steuerregion der Willkürmotorik angesehen. Eine
Beteiligung dieser Gehirnregion könnte im Zusammenhang mit der Reaktion auf
einen aversiven Reiz verstanden werden und somit den Tinnitusbetroffenen auf eine
motorische Reaktion wie z.B. Flucht vorbereiten. Die Arbeitsgruppe um Koganemaru
(Koganemaru et al. 2012) fanden in ihrer Studie heraus, dass negative Emotionen zu
einem Anstieg der Plastizität im Primärmotorischen Kortex, also dem Gyrus
praecentralis führen können. Diese Verbindung zwischen der emotionalen Belastung
und dem Primärmotorischen Kortex könnte eine Erklärung für die hohe Inzidenz von
somatosensorischen Beschwerden und affektiven Störungen sein, wie sie besonders
häufig bei hoch belasteten Tinnitusbetroffenen auftreten (S1-Tinnitusleitlinie:
02/2010).
Zusammenfassend weisen wir in unserer Studie verschiedene auditive und nichtauditive Gebiete nach, die vermutlich in Zusammenhang mit der Tinnitusverarbeitung
stehen. Die Aktivitäten der Tinnituspatienten während der Darbietung eines
rekonstruierten Tinnitustons (RTS) decken sich mit den Aktivitäten von Probanden,
welche mit aversiven Reizen stimuliert werden (Mirz et al. 2000). Teile des
limbischen Systems sind aktiv bei der Korrelation des rekonstruierten Tinnitustons
gerechnet gegen Stille. Die aktivierten Gebiete, welche durch einen rekonstruierten
Tinnituston korreliert mit der Belastung unter dem Tinnitus entstehen, sind
hauptsächlich extra-auditive Strukturen (Putamen anterior, Gyrus praecentralis und
Gyrus cinguli pars anterior, pars posterior und pars medialis frontalis). Diesen
Nachweis erbringen wir in unserer Studie, aber auch andere Studiengruppen hatten
ähnliche Ergebnisse (Koganemaru et al. 2012; Mirz et al. 2000; Vanneste et al.
2010; Yang and Symonds 2012). Vermutlich sind diese kortikalen Gebiete an der
87
emotionalen und kognitiven Verarbeitung eines Tinnitus-ähnlichen Signals beteiligt.
Allerdings gibt es keine Hinweise, dass diese Strukturen an der Aufrechterhaltung
oder der Entstehung des Tinnitussignals involviert sind. Durch externe auditive
Stimulation würde man eher eine Adaptation an dieses Signal erwarten, als eine
Verstärkung des Tinnitussignals. Da es sich in unserer Tinnitusgruppe um chronische
Ohrgeräusche mit einer bereits entstandenen Belastung handelt, vermuten wir, dass
es durch die Stimulation mit dem rekonstruierten Tinnituston zu einem „Anstoß“ des
konditionierten Reflexes kommt. Aufgrund des Prinzips der Reizgeneralisierung kann
auch ein ähnlicher Tinnituston diesen konditionierten Reflex auslösen. Der
Verarbeitungsweg dieses Reflexes kann durch die Darbietung des rekonstruierten
Tinnitustons gezeigt werden.
Wenn es sich lediglich um eine Verstärkung des
Tinnitussignals handeln würde, könnte dies eher zu einer Adaptation an das Signal
und somit eher zu geringeren als zu stärkeren Aktivitäten führen.
Basierend auf unseren Ergebnissen und den Ergebnissen aus anderen Studien,
gehen wir von zwei Systemen aus, die zu einer Entstehung und Aufrechterhaltung
der Tinnitusbelastung führen. Zunächst kommt es zu einer Entstehung des
Tinnitussignals, wohl am ehesten aufgrund afferenter Defizite im auditiven System.
Daraufhin wird die Aufmerksamkeit auf dieses Signal gelenkt, welches dann in einem
weiteren Schritt emotional und kognitiv verarbeitet wird. Eine negative Bewertung des
Tinnitus führt zu Aktivitäten in Hirnstrukturen, welche für die emotionale Bewertung
von aversiven Stimuli verantwortlich ist. An diesen Hirnstrukturen könnten der Gyrus
cinguli, das Putamen anterior und der Gyrus praecentralis involviert sein. Durch die
Beteiligung der emotionalen und kognitiven Zentren und der negativen Bewertung
des Tinnitussignals, kann es zur Dekompensation kommen. Die Wahrnehmung eines
Tinnitussignals führt zu einer verstärkten Aufmerksamkeit darauf. Durch diese
Aufmerksamkeit kommt es zu einer Reaktion auf den Reiz, welches den
Leidensdruck unter dem Tinnitus bestimmt.
Es ist anzunehmen, dass eine Behandlung des Tinnitus an diesen beiden Systemen
anknüpfen müsste. Dies ist der Fall bei der Tinnitus-Retraining-Therapie (Jastreboff
1990). Das Ziel dieser Therapie liegt in der Habituation der Reaktion. Die Verbindung
zwischen Hörbahn und limbischen bzw. vegetativen Systems wird geschwächt.
Durch das Counseling wird dem Patienten die Harmlosigkeit des Tinnitustons
vermittelt. Das Tinnitussignal ist weiterhin wahrnehmbar, allerdings erfolgt eine
88
Desensibilisierung auf diesen Reiz, da das Signal nun nicht mehr als bedrohlich
empfunden wird. Die Aufmerksamkeit auf das Signal wird durch ein externes
Rauschen eines Noisers vermindert. Das Rauschen verhindert Stille, sodass der
Kontrast zwischen Tinnitus und Stille verringert wird. Das Tinnitussignal wird weniger
stark wahrgenommen, sodass eine Habituation erfolgen kann.
89
5 Anhang
5.1. Abbildungsverzeichnis:
Abbildung 1 (zu 2.5.): Schema des auditiven Systems (aus Anatomie, Schiebler und
Schmidt, 8. Auflage, ISBN 3-540-42660-4, S. 805) ........................................... 15
Abbildung 2 (zu 2.8.3.): Kortikale Reorganisation bei Verlust von Haarzellen .......... 28
Abbildung 3 (zu 2.8.3.): Tinnitusmodell nach Rauschecker: ..................................... 29
Abbildung 4 (zu 2.8.4.): Tinnitusmodell nach Weisz: ................................................ 30
Abbildung 5 (zu 2.8.5.):Schema des neurophysiologischen Tinnitusmodells nach
Jastreboff (Jastreboff 1990):.............................................................................. 32
Abbildung 6 (zu 4.2.1.): Audiogramm des mittleren Hörverlustes der Gruppe der
Tinnitusbetroffenen (HV: Hörverlust) ................................................................. 60
Abbildung 7 (zu 4.2.1.): Mittlere Unbehaglichkeitsschwelle der Tinnitusgruppe über
die einzelnen Frequenzen (LDL: Loudness Discomfort Level; UCL:
Uncomfortable Listening Level) ......................................................................... 61
Abbildung 8 ( zu 4.2.3.): Index der Ähnlichkeit des Vergleichstons auf der visuellen
Analogskala (VAS) (vertikale Achse) nach Verschieben des rekonstruierten
Tinnitustons in höhere (rechts) und niedrigere (links) Frequenzen. ................... 62
Abbildung 9 (zu 4.2.4.1.): Schweregrad im Tinnitus-Fragebogen (TF) Grad 1-4 ...... 63
Abbildung 10 (zu 4.3.1.): Audiogramm des mittlerer Hörverlustes der Kontrollgruppe
(HV: Hörverlust) ................................................................................................. 65
Abbildung 11 (zu 4.3.1.): Unbehaglichkeitsschwelle Kontrollgruppe über die
einzelnen Frequenzen (LDL: Loudness Discomfort Level; UCL: Uncomfortable
Listening Level) ................................................................................................. 65
Abbildung 12 (zu 4.4.2.): Mittlerer Hörverlust der Tinnitusgruppe und der
Kontrollgruppe ................................................................................................... 68
Abbildung 13 (zu 4.4.2.): Unbehaglichkeitsschwelle für die Tinnitusgruppe und die
Kontrollgruppe (UCL: Uncomfortable Listening Level)....................................... 68
Abbildung 14 ( zu 4.5.4.): Kontrastberechnung zwischen rekonstruierter Tinnituston
und Vergleichston korreliert mit der Tinnitusbelastung, berechnet für die
Tinnitusgruppe ................................................................................................... 73
Abbildung 15 (zu 4.5.4.): Streudiagramm der Korrelation des Kontrasts
(rekonstruierter Tinnituston und Vergleichston) mit der Belastung unter dem
Tinnitus ermittelt durch den Tinnitus-Fragebogen im Gyrus cinguli anterior. ..... 76
Abbildung 16 (zu 4.5.4): Streudiagramm der Korrelation des Kontrasts
(rekonstruierter Tinnituston und Vergleichston) mit der Belastung unter dem
Tinnitus ermittelt durch den Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen im Gyrus
cinguli anterior. .................................................................................................. 76
Abbildung 17 (zu 4.5.4): Streudiagramm der Korrelation des Kontrasts
(rekonstruierter Tinnituston und Vergleichston) mit der Depressivität ermittelt
durch den Beck-Depressions-Inventar im Gyrus cinguli anterior. ...................... 77
Abbildung 18 (zu 4.5.4): Streudiagramm der Korrelation des Kontrasts
(rekonstruierter Tinnituston und Vergleichston) mit der Depressivität ermittelt
durch die Symptomencheckliste im Gyrus cinguli anterior. ............................... 77
Abbildung 19 (zu 4.5.5.): Streudiagramm der Korrelation des Kontrastes
(rekonstruierter Tinnituston und Vergleichston) mit dem mittlerem Hörverlust,
audiometrisch ermittelt, im Gyrus cinguli anterior. ............................................. 79
90
Abbildung 20 (zu 4.5.5.): Streudiagramm der Korrelation des Kontrastes
(rekonstruierter Tinnituston und Vergleichston) mit der
Unbehaglichkeitsschwelle, audiometrisch ermittelt, im Gyrus cinguli anterior. .. 79
Abbildung 21 (zu 4.5.5.): Streudiagramm der Korrelation des Kontrastes
(rekonstruierter Tinnituston und Vergleichston) mit dem Tinnitus Pitch,
audiometrisch ermittelt, im Gyrus cinguli anterior. ............................................. 80
Abbildung 22 (zu 4.5.5.): Streudiagramm der Korrelation des Kontrastes
(rekonstruierter Tinnituston und Vergleichston) mit der Lautstärke des Tinnitus,
audiometrisch ermittelt, im Gyrus cinguli anterior. ............................................. 80
91
5.2. Tabellenverzeichnis:
Tabelle 1 (zu 3.5.3.) Darstellung der einzelnen akustischen Reize .......................... 53
Tabelle 2 (zu 3.6.2.) : Darstellung der einzelnen Kontrastberechnungen der
Tinnitusbetroffenen und der Kontrollgruppe ...................................................... 57
Tabelle 3 ( zu 4.5.1.): Aktivierte Areale des Kontrasts rekonstruierter Tinnituston und
Stille (n=51) ....................................................................................................... 70
Tabelle 4 ( zu 4.5.2.): Aktivierte Areale des Kontrastes Vergleichstones und Stille
(n=51) ................................................................................................................ 71
Tabelle 5 (zu 4.5.3.): Aktivierte Areale des Kontrastes rekonstruierterTinnituston und
Vergleichston (n=51) ......................................................................................... 72
Tabelle 6 (zu 4.5.4.): Aktivierte Areale des Kontrasts rekonstruierter Tinnituston und
Vergleichston korreliert mit der Tinnitusbelastung (n=31), berechnet für die
Tinnitusgruppe ................................................................................................... 73
Tabelle 7 (zu 4.5.4.): Korrelation der Belastung unter dem Tinnitus (Gemessen
mittels TF, TBF-12, SCL-90, BDI), und der Aktivitäten in den Gehirnarealen (TF:
Tinnitus-Fragebogen; TBF-12: Tinnitus-Beeinträchtigungs-Fragebogen, SCL-90:
Symptomencheckliste; BDI: Beck-Depressions-Inventar) ................................. 75
Tabelle 8 (zu 4.5.5).: Korrelation der Aktivitäten mit Parametern wie Lautstärke des
Tinnitus, der Unbehaglichkeitsschwelle oder des mittleren Hörverlustes. ......... 78
Tabelle 9 (zu 4.5.6.): Aktivierte Areale des Kontrastes Vogelgezwitscher und Stille
(n=51) ................................................................................................................ 81
92
5.3. Literaturverzeichnis:
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Deutschen Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie.
Wiesbaden, 12.-16.05.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing
House; 2010. Doc10hnod271
98
Danksagung
Ich danke Herrn Privatdozent Dr. med. Wolfgang Delb für die Überlassung dieses
aktuellen und interessanten Themas sowie für seine Zusammenarbeit.
Herrn Dr. rer. med. Christoph Krick danke ich herzlich für die Zweitkorrektur
insbesondere des MRT-Teils.
Ebenso
danke
ich
den
Mitarbeitern
der
audiologischen
Abteilung
der
Universitätsklinik für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, insbesondere Daniel Wiebelt,
Andrea Seegmüller und Herrn Dipl.- Ing. Dietmar Hecker für ihre außergewöhnliche
Einsatzbereitschaft.
Allen Probanden, die sich bereit erklärt haben, an dieser Studie teilzunehmen, bin ich
zu Dank verpflichtet, da ohne sie diese Arbeit nicht möglich gewesen wäre.
Mein besonderer Dank gilt meiner Familie für die Unterstützung im Studium, in der
Doktorarbeit und im gesamten Leben.
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Lebenslauf
Der Lebenslauf ist in der Online- Version aus Gründen des Datenschutzes nicht
enthalten.
100